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。