Question

如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口h=50

如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口h=50cm，活塞面积S=10cm2，封闭气体的体积为V1=1 500cm3，温度0℃，大气压强p0=1.0×105 Pa，物体重G=50N，活塞重力及一切摩擦不计．缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了Q=60J的热量，使活塞刚好升到缸口．求：①汽缸内气体对外界做多少功？②气体内能的变化？

Answer 1

①设封闭气体做等压变化的压强为p，
对活塞，由平衡条件得：p₀S=pS+G，
汽缸内气体对外界做功：W=Fs=pSh，
解得：W=25J．
②由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化：
△U=Q+（-W）=60-25=35 J．
故汽缸内的气体内能增加了35J．
答：①汽缸内气体对外界做了25J的功．
②气体内能增加了35J．