Question

（2011?青島模擬）有一導熱氣缸，缸內(nèi)有一定質(zhì)量的密封活塞，氣缸內(nèi)密封一部分稀薄氣體，如圖氣缸水平放置時，活塞距離氣缸底部的距離為 L，現(xiàn)將氣缸豎立起來，活塞緩慢下降，穩(wěn)定后，活塞距離氣缸底部的距離為 

2

3

L，若氣缸活塞的橫截面積為 S，大氣壓強為Pa．
（1）求活塞的質(zhì)量；
（2）當氣缸豎起，活塞緩慢下降過程中，判斷氣缸內(nèi)氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因．

Answer 1

分析：（1）被封閉氣體做等溫變化，求出氣缸平放和豎直放置時氣體壓強，根據(jù)等溫變化列方程即可求解．
（2）判斷出該過程中氣體內(nèi)能的變化以及氣體做功情況，根據(jù)熱力學第一定律即可正確求解．

解答：解：（1）氣缸平放時，被封閉氣體壓強和體積分別為：P₁=P_a，V₁=LS   ①
氣缸豎直放置時，壓強和體積為：P2=Pa+

mg

S

，V2=

2

3

LS         ②
由玻意耳定律：P₁V₁=P₂V₂   ③
聯(lián)立①②③解得：m=

PaS

2g

．
故活塞的質(zhì)量為：m=

PaS

2g

．
（2）氣體等溫變化，內(nèi)能不變，活塞下降過程對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體放熱．
故氣體放熱，原因為：內(nèi)能不變，活塞下降過程對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體放熱．

點評：本題考查了氣態(tài)方程和熱力學第一定律的應(yīng)用，比較簡單，注意正確選取狀態(tài)并求出狀態(tài)參量．