Question

（2012?湖南模擬）如圖所示，一直立的汽缸用一質量為m的活塞封閉一定量的理想氣體，活塞橫截面積為S，汽缸內壁光滑且缸壁是導熱的．開始活塞被固定，打開固定螺栓K，活塞下落，經過足夠長時間后，活塞停在B點，已知AB=h，大氣壓強為p₀，重力加速度為g．
（1）求活塞停在B點時缸內封閉氣體的壓強；
（2）設周圍環境溫度保持不變，求整個過程中通過缸壁傳遞的熱量Q（一定量理想氣體的內能僅由溫度決定）．

Answer 1

分析：（1）選活塞為研究對象，對其列受力平衡方程即可
（2）由于此過程為等溫過程，氣體內能不變，根據熱力學第一定律列方程解決即可

解答：解：（1）設封閉氣體的壓強為p，活塞受力平衡：
P₀S+mg=PS
解得  p=p0+

mg

S

（2）由于氣體的溫度不變，則內能的變化△E=0
由熱力學第一定律△E=W+Q
可得放熱：Q=（P₀S+mg）h
答：（1）封閉氣體的壓強p=p0+

mg

S

（2）整個過程中通過缸壁傳遞的熱量Q=（P₀S+mg）h

點評：封閉氣體壓強可通過宏觀的受力平衡從側面求解，也可從理想氣體狀態方程求解，注意靈活變化，此外對于熱力學第一定律要熟練掌握，明確各個字母的含義