如图所示,在导热性能良好、开口向上的气缸内,用活塞封闭有一定质量的理想气体,气体的体积V1=8.0×l0-3m3,温度T1=400K.现使外界环境温度缓慢降低至T2,此过程中气体放出热量700J,内能减少了500J.不计活塞的质量及活塞与气缸间的摩擦,外界大气压强p0=1.0×l05Pa,求T2.
问题描述:
如图所示,在导热性能良好、开口向上的气缸内,用活塞封闭有一定质量的理想气体,气体的体积V1=8.0×l0-3m3,温度T1=400K.现使外界环境温度缓慢降低至T2,此过程中气体放出热量700J,内能减少了500J.不计活塞的质量及活塞与气缸间的摩擦,外界大气压强p0=1.0×l05Pa,求T2.
答
设温度降低至T2时,气体的体积为V2,由于活塞的质量不计,则气缸内封闭气体的压强等于大气压.则
外界对气体做功W=P0(V1-V2) ①
由热力学第一定律得△U=W+Q ②
由①②结合解得,V2=6×10-3m3
由于封闭气体发生等压变化,则由盖•吕萨克定律得
=V1 T1
V2 T2
解得 T2=300K
答:T2是300K.
答案解析:由题,气缸导热性能良好,气缸内气体的温度与环境温度相同,使外界环境温度缓慢降低的过程中,气体发生等压变化.根据气体放出热量700J,内能减少了500J,由热力学第一定律求出外界对气体做功W,根据W=P0(V1-V2),求出末态时所有气体的体积V2,根据盖•吕萨克定律求解T2.
考试点:热力学第一定律
知识点:本题分析清楚气体状态变化过程,明确气体的压强等于大气压是正确解题的关键.