Question

【題目】我國(guó)漢代曾發(fā)明一種用做軍事信號(hào)用的“孔明燈”，“孔明燈”騰空而起的原因是：燃料燃燒是周?chē)�空氣溫度升高，密度減小，空氣對(duì)它的浮力把它托起來(lái)．如圖所示，已知孔明燈的質(zhì)量m=0.2kg，體積恒為V=1m3，空氣初始溫度t0=27°C，大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa，該條件下空氣密度ρ0=1.2kg/m3，重力加速度g=10m/s2，不計(jì)孔明燈制作材料的體積．孔明燈底部開(kāi)有開(kāi)口，其他部分封閉．對(duì)燈內(nèi)氣體緩慢加熱，直到燈剛能浮起來(lái)，求：

①假設(shè)燈內(nèi)氣體可收集在一起，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明氣體緩慢加熱過(guò)程是吸熱還是放熱；

②燈剛能浮起時(shí)燈內(nèi)氣體密度ρ；

③燈剛能浮起時(shí)燈內(nèi)氣體溫度t．

Answer 1

【答案】①吸熱②ρ為1kg/m3③87℃

【解析】（1）根據(jù)熱力學(xué)第一定律，因溫度升高，內(nèi)能增大，體積膨脹對(duì)外做功，所以氣體必吸收熱量；

（2）設(shè)燈剛能浮起時(shí)，燈內(nèi)氣體密度為ρ，則：

解得：ρ=1kg/m3

（3）孔明燈底部開(kāi)口，說(shuō)明燈內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變；以t0=27℃（熱力學(xué)溫度為T0）時(shí)燈內(nèi)氣體為研究對(duì)象（初始體積V0=V），設(shè)燈剛能浮起時(shí)氣體溫度為T，體積膨脹為V/，有：又因?yàn)闊魞?nèi)原有氣體總質(zhì)量不變，則： ； T=273+t，

解得：t=87℃