问题 计算题

(8分)一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为,开始时内部封闭气体的压强为。经过太阳曝晒,气体温度由升至

(1)求此时气体的压强。

(2)保持不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变回到。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热,并简述原因。

答案

(1)

(2)吸热。因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,二剩余气体膨胀对外做功,所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热。

(1)设升温后气体的压强为,由查理定律得

             ①

         ②

(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为,由玻意耳定律得

       ③

联立②③式得

        ④

设剩余气体的质量与原来总质量的比值为,由题意得

        ⑤

联立④⑤式得

         ⑥

吸热。因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,二剩余气体膨胀对外做功,所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热。

单项选择题
问答题