5.1热力学第一定律

1．如图所示，气缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg，横截面积50 cm2，厚度不计。当温度为27 ℃时，活塞封闭的气柱长10 cm，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。g取10 m/s2，不计活塞与气缸之间的摩擦，大气压强保持不变。

（1）将气缸倒过来放置，若温度上升到127 ℃，此时气柱的长度为20 cm，求大气压强；

（2）分析说明上述过程气体是吸热还是放热。

　　【答案】（1） （2）气体吸热

　　【解析】（1）气缸正立时：

　　气缸倒立时：

　　由气态方程：

　　解得：

（2）温度升高，内能增加，气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热

2．如图所示，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量理想气体，活塞与气缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距气缸底高度h1=0.50 m，气体的温度t1=27 ℃。给气缸缓慢加热至t2=207 ℃，活塞上升到距离气缸底某一高度h2处，此过程中缸内气体增加的内能ΔU=300 J。已知活塞横截面积S=5.0×10-3 m2，大气压强p0=1.0×105 Pa。求：

　　（1）活塞距离气缸底h2；

　　（2）此过程中缸内气体吸收的热量Q。

【答案】（1）0.80 m （2）450 J