2018-2019学年人教版选修3-3 热力学第一定律 能量守恒定律 课时作业
2018-2019学年人教版选修3-3   热力学第一定律 能量守恒定律   课时作业第3页

  解析:一定质量的理想气体等压变化,由盖-吕萨克定律得,=,

  则VB==8.0×10-3m3。

  气体对外做的功W=p(VB-VA)=2.0×102 J,

  根据热力学第一定律ΔU=Q-W,

  解得ΔU=5.0×102 J。

  答案:ΔU=5.0×102 J

  8.如图所示,两个可导热的汽缸竖直放置,它们的底部由一细管连通(忽略细管的容积)。两汽缸各有一活塞,质量分别为m1和m2,活塞与汽缸壁无摩擦。活塞的下方为理想气体,上方为真空。当气体处于平衡状态时,两活塞位于同一高度h。(已知m1=3m,m2=2m)

  (1)在两活塞上同时各放一质量为m的物块,求气体再次达到平衡后两活塞的高度差。(假定环境的温度始终保持为T0)

  (2)在达到上一问终态后,环境温度由T0缓慢上升到T,试问在这个过程中,气体对活塞做了多少功?气体是吸收还是放出了热量?(假定在气体状态变化过程中,两活塞均不会碰到汽缸顶部)

  解析:(1)设左、右活塞的面积分别为S′和S。由于气体处于平衡状态,故两活塞对气体的压强相等,

  即=,由此得S′=S。

  在两活塞上各加一质量为m的物块后,气体所受右端压强恒大于左端,所以右活塞降至汽缸底部,所有气体在左汽缸中。

  在初态,气体的压强为,体积为;在末态,气体的压强为,体积为(x为左活塞的高度),由玻意耳定律得·=·,由上式解得x=h。

  (2)当温度由T0上升至T时,气体的压强始终为。

  设x′是温度达到T时左活塞的高度,由盖吕萨克定律得x′=x=,

  气体对活塞做的功为

W=Fs=F·(x′-x)=4mg·h=5mgh,