Question

如圖所示，一定質量的理想氣體用不導熱的活塞封閉在內壁光滑的絕熱氣缸內，氣缸豎直放置，缸內安裝一電熱絲，活塞質量m，橫截面積S，外界大氣壓強p₀，重力加速度g．開始時活塞處于靜止狀態，將電熱絲通電給氣體緩慢加熱，測得電熱絲兩端電壓為U，通過的電流為I．經過時間t，活塞緩慢向上移動距離L₀．求：
①氣體對外所做的功；
②氣體內能的增量．

Answer 1

分析：①氣體等壓膨脹，對活塞的推力為恒力，根據功的計算公式W=Fl求解即可；
②根據熱力學第一定律求解內能增加量．

解答：解：①氣體對外所做功  W=（p₀S+mg）L₀．
②由熱力學第一定律可知，氣體內能增加量△E=Q-W
又根據焦耳定律得：Q=UIt
則△E=UIt-（p₀S+mg）L₀．
答：①氣體對外所做功為（P₀S+mg）L₀；
②氣體內能增加量為UIt-（P₀S+mg）L₀．

點評：本題關鍵掌握功的計算公式和熱力學第一定律，難度不大．