问题
问答题
如图，一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V0，气体最初的压强为
；气缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为P0，重力加速度为g．求：p0 2
①活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V；
②整个过程中通过缸壁传递的热量Q（一定质量理想气体的内能仅由温度决定）．
答案
①活塞在B处时，对活塞B，
由平衡条件得：p0S+mg=pBs，
解得，气体压强：pB=p0+
，mg S
pA=
，VA=V0，pB=p0+p0 2
，mg S
活塞从A到B过程，由玻意耳定律：pAVA=pBVB，
解得：VB=
；p0V0S 2(p0S+mg)
②活塞下降的高度：h=
-V0 S
，VB S
活塞下降过程，外界对气体做功：
W=Fh=pBSh=
+p0V0 2
，mgV0 S
由于气体的温度不变，内能的变化：△E=0，
由热力学第一定律可知：△U=W+Q，
Q=-（
+p0V0 2
），负号表示气体对外放出热量；mgV0 S
答：①活塞停在B点时缸内封闭气体的体积为
；p0V0S 2(p0S+mg)
②整个过程中通过缸壁放出的热量为
+p0V0 2
．mgV0 S