Question

【題目】研究表明，新冠病毒耐寒不耐熱，溫度在超過56°C時，30分鐘就可以滅活。如圖，含有新冠病毒的氣體被輕質絕熱活塞封閉在絕熱氣缸下部a內，氣缸頂端有一絕熱閥門K，氣缸底部接有電熱絲E。a缸內被封閉氣體初始溫度t1=27°C，活塞位于氣缸中央，與底部的距離h1=60cm，活塞和氣缸間的摩擦不計。

（i）若閥門K始終打開，電熱絲通電一段時間，穩定后活塞與底部的距離h2=66cm，持續30分鐘后，試分析說明a內新冠病毒能否被滅活?

（ii）若閥門K始終閉合，電熱絲通電一段時間，給a缸內氣體傳遞了Q=1.0×104J的熱量，穩定后氣體a內能增加了△U=8.5×103J，求此過程氣體b的內能增加量。

Answer 1

【答案】（i）病毒能被滅；（ii）1.5×103J

【解析】

（i）設活塞橫截面積為S，則對a氣體，初態V1=Sh1 T1=t1+273=300K；末態V2=Sh2 T2=t2+273 ①

閥門K打開，加熱過程a氣體做等壓變化，由蓋·呂薩克定律得

②

由①②得

t2=57℃ ③

因57℃＞56℃，a內病毒能被滅④

（ii）閥門K閉合，由于系統絕熱，a氣體膨脹對b氣體做功，由熱力學第一定律有

△Ua=Q+W⑤

由⑤式及代入數據得

W=-1.5×103J⑥

對b氣體，由于系統絕熱，則

Ub==1.5×103J⑦