如图,一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,气体最初的体积为V 0 ,

2025年05月09日 09:55
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①活塞在B处时,对活塞B,
由平衡条件得:p 0 S+mg=p B s,
解得,气体压强:p B =p 0 +
mg
S

p A =
p 0
2
,V A =V 0 ,p B =p 0 +
mg
S

活塞从A到B过程,由玻意耳定律:p A V A =p B V B
解得:V B =
p 0 V 0 S
2( p 0 S+mg)

②活塞下降的高度:h=
V 0
S
-
V B
S

活塞下降过程,外界对气体做功:
W=Fh=p B Sh=
p 0 V 0
2
+
mg V 0
S

由于气体的温度不变,内能的变化:△E=0,
由热力学第一定律可知:△U=W+Q,
Q=-(
p 0 V 0
2
+
mg V 0
S
),负号表示气体对外放出热量;
答:①活塞停在B点时缸内封闭气体的体积为
p 0 V 0 S
2( p 0 S+mg)

②整个过程中通过缸壁放出的热量为
p 0 V 0
2
+
mg V 0
S