Question

【题目】（1）某同学设计的气压升降机如图所示，竖直圆柱形汽缸用活塞封闭了一定质量的气体，汽缸内壁光滑，活塞与内壁接触紧密无气体泄漏，活塞横截面积为S，活塞及其上方装置总重力G＝，活塞停在内壁的小支架上，与缸底的距离为H，气体温度为T0，压强为大气压强p0．现给电热丝通电，经过一段时间，活塞缓慢上升．上述过程中，气体可视为理想气体，则气体分子的平均速率_____（选填“不断增大”“先增大后减小”或“先减小后增大”）；除分子碰撞外，气体分子间作用力为_____（选填“引力”“斥力”或“零”）。

（2）在（1）的情况下，若整个过程中封闭气体内能的变化为△U，求：

①气体的最高温度T______；

②整个过程中气体吸收的热量Q _________ 。

Answer 1

【答案】不断增大 零 T=2T0

【解析】

（1）给电热丝通电，过一段时间，活塞缓慢上升，气体先做等容变化，随着温度升高，压强变大，在活塞缓慢上升时，是等压变化，随着体积增加，温度继续升高，温度是分子平均动能的标志，随着温度上升，气体分子的平均速率不断增大；气体分子间距较大，大于10r0以上，一般认为气体分子间作用力为零。

（2）①气体先等容变化至压强为：，设温度升高为T1，则有：，解得：，接着等压膨胀至体积为，设温度升高到T，则有：，解得：T=2T0

②整个过程对外做功：，根据热力学第一定律得：，代入数据解得：