题目

“拔火罐”是一种中医的传统疗法，我校某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关K，此时活塞下的细线刚好能拉起重物，而这时活塞距缸顶为L。汽缸导热性能良好，重物缓慢升高，最后稳定在距气缸顶部处。已知环境温度恒为 ， 大气压强恒为 ， 重力加速度为g，汽缸内的气体可视为理想气体，求： （1） 闭合开关后缸内气体的压强； （2） 酒精棉球熄灭时缸内气体的温度T与环境温度的比值； （3） 若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。 答案： 解：对活塞进行受力分析，活塞受内外气体压力和重力作用属于平衡状态，由题意及压强公式 p=FS可得，闭合开关后F0=F+mgp=p0−mgS 解：对气缸内的气体进行分析，初态时有p1=p0−mgSV1=LST1=T末状态时有p2=p0−mgSV2=9L10ST2=T0由题意可知， 从开始到稳定的过程是一个等压的过程，由状态方程可知V1T1=V2T2解得TT0=109 解：气缸内的气体被等压压缩，压强为p=p0−mgS气缸内气体的体积变化量为ΔV=110LS外界对气体所做的功为W=pΔV=110(p0−mgS)LS由热力学第一定律可得ΔU=W−QΔU=110(p0−mgS)LS−Q

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