Question

（8分）一太陽能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為，開始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為。經(jīng)過太陽曝曬，氣體溫度由升至。

（1）求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)。
（2）保持不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到。求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值。判斷在抽氣過程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因。

Answer 1

（1）
（2）吸熱。因?yàn)槌闅膺^程中剩余氣體溫度不變，故內(nèi)能不變，二剩余氣體膨脹對外做功，所以根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知剩余氣體要吸熱。

（1）設(shè)升溫后氣體的壓強(qiáng)為，由查理定律得
             ①
         ②
（2）抽氣過程可等效為等溫膨脹過程，設(shè)膨脹后氣體的總體積為，由玻意耳定律得
       ③
聯(lián)立②③式得
        ④
設(shè)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值為，由題意得
        ⑤
聯(lián)立④⑤式得
         ⑥
吸熱。因?yàn)槌闅膺^程中剩余氣體溫度不變，故內(nèi)能不變，二剩余氣體膨脹對外做功，所以根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知剩余氣體要吸熱。