问题
问答题
在导热的气缸内用质量不计的轻活塞,封闭一定质量的理想气体,活塞可沿气缸无摩擦地滑动,开始气缸开口向上竖直放置,活塞相对于底部的高度为h.现缓慢向活塞上加沙粒,活塞距缸底的距离减少h/4,外界大气的压强为P0,温度始终保持不变,活塞面积为s.求:
(1)最后缸内气体压强多大,所加沙粒的质量多大;
(2)从微观角度解释气体压强变化的原因;
(3)在此过程中缸内气体是吸热还是放热,为什么.
答案
(1)该过程是等温变化,开始气体的压强为p0,气体体积为v1=sh
加上沙子的质量为m,气体压强为p,气体体积为v2=
由玻意耳定律得:3hs 4
p0h=p(h-
h)… ①1 4
加沙子后由平衡方程:P=P0+
… ②mg s
由①式得P=
P0…③4 3
联立②③式解得:m=p0s 3g
(2)温度不变分子热运动的平均动能不变,体积减小,单位体积内的分子数增加,分子密集程度增大,气体压强变大.
(3)在此过程中外界对气体做正功,且内能不变,据热力学第一定律△U=W+Q知,气体放出热量.
答:(1)最后缸内气体压强多大,所加沙粒的质量是
;p0s 3g
(2)温度不变分子热运动的平均动能不变,体积减小,单位体积内的分子数增加,分子密集程度增大,气体压强变大.;
(3)在此过程中缸内气体是放热.