问题详情:
如图所示,一根两端开口、横截面积为S=2 cm2足够长的玻璃管竖直*入水银槽中并固定(*入水银槽中的部分足够深)。管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞下封闭着长L=21 cm的气柱,气体的温度为t1=7 ℃,外界大气压取p0=1.0×105 Pa(相当于75 cm高*柱压强)。
(1)若在活塞上放一个质量为m=0.1 kg的砝码,保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为多长? (g=10 m/s2)
(2)若保持砝码的质量不变,对气体加热,使其温度升高到t2=77 ℃,此时气柱为多长?
(3)若在(2)过程中,气体吸收的热量为10 J,则气体的内能增加多少?
【回答】
(1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J
【解析】:(1)被封闭气体的初状态为p1=p0=1.0×105 Pa,V1=LS=42 cm3,T1=280 K
末状态压强p2=p0+=1.05×105 Pa,V2=L2S,T2=T1=280 K
根据玻意耳定律,有p1V1=p2V2,即p1LS=p2L2S,
得L2=20 cm。
(2)对气体加热后,气体的压强不变,p3=p2,V3=L3S,T3=350 K
根据盖—吕萨克定律,有,
得L3=25 cm。
(3)气体对外做的功W=p2Sh=p2S(L3-L2)=1.05 J
根据热力学第一定律ΔU=Q+W
得ΔU=10 J+(-1.05 J)=8.95 J,
即气体的内能增加了8.95 J。
知识点:气体的等温变化
题型:计算题