Question

(2010年高考山東理綜卷)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V₀，開始時內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為p₀.經(jīng)過太陽曝曬，氣體溫度由T₀＝300 K升至T₁＝350 K.

圖13－3－7
(1)求此時氣體的壓強(qiáng)．
(2)保持T₁＝350 K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到p₀.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) p₀　(2) 　吸熱　原因見解析

(1)設(shè)升溫后氣體的壓強(qiáng)為p₁，由查理定律得
＝①
代入數(shù)據(jù)得p₁＝p₀.②
(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V，由玻意耳定律得p₁V₀＝p₀V③
聯(lián)立②③式得V＝V₀④
設(shè)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值為k，由題意
得k＝⑤
聯(lián)立④⑤式得k＝
因為抽氣過程中剩余氣體溫度不變，故內(nèi)能不變，而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．
答案：(1) p₀　(2) 　吸熱　原因見解析