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如圖所示的圓柱形汽缸固定于水平接觸面上,內用活塞密封著一定質量的理想氣體,已知汽缸的橫截面積為S,活塞重為G,大氣壓強為P0.將活塞固定,使汽缸內氣體溫度升高1℃,氣體需吸收的熱量為Q1;如果讓活塞可以自由滑動(活塞與汽缸間無摩擦、不漏氣;不計氣體的重力),仍使汽缸內氣體溫度升高1℃,需吸收的熱量為Q2
(1)Q1和Q2哪個大些?簡要說明理由.
(2)氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會有不同?
(3)求在活塞可自由滑動時,汽缸內氣體溫度升高1℃時活塞向上移動的高度h.
分析:由熱力學第一定律判斷吸收熱量的多少,根據功的公式求活塞上升的高度.
解答:解:(1)定容過程,吸收的熱量,用于增加氣體的內能,△U1=Q1
定壓過程,吸收的熱量,用于增加氣體的內能和對外做功,△U2+|W2|=Q2
又△U2=△U1,則Q1<Q2
(2)定容下的比熱容CV=
Q1
m△t
,定壓下的比熱容CP=
Q2
m△t

由(1)問知Q1<Q2,則CV<CP
(3)氣體對外做功|W2|=(P0S+G)h
活塞向上移動的高度h=
Q2-Q1
(P0S+G)

答:(1)Q1<Q2
(2)CV<CP
(3)在活塞可自由滑動時,汽缸內氣體溫度升高1℃時活塞向上移動的高度h=
Q2-Q1
(P0S+G)
點評:本題考查了熱力學第一定律的應用,知道公式中各量的正負及其物理意義.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,圓柱形絕熱汽缸放置于水平桌面上,質量為m的活塞將一定質量的理想氣體密封在汽缸中,開始時活塞距汽缸底部高度為h1=0.40m,現緩慢將氣缸倒置,穩定后活塞到汽缸底部的距離為h2=0.60m,已知活塞面積S=50.0cm2,取大氣壓強Po=l.0×l05Pa,g=l0N/kg,不計活塞與汽缸之間的摩擦.求:
(i)活塞的質量m; 
(ii)氣體內能的變化量△U.

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科目:高中物理 來源: 題型:

一圓柱形汽缸,內部截面積為S,其活塞可在汽缸內無摩擦地滑動,汽缸內密封有理想氣體,外部大氣壓強為p0,當汽缸臥放在水平面上時,活塞距缸底為L0,如圖所示.當汽缸豎直放置開口向上時,活塞距缸底為4/5L0.求活塞的質量

 

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(1)Q1和Q2哪個大些?簡要說明理由.
(2)氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會有不同?
(3)求在活塞可自由滑動時,汽缸內氣體溫度升高1℃時活塞向上移動的高度h.

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