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如图所示,竖直放置的汽缸内有一个质量m=6.8kg、横截面积S=0.01m2的活塞,活塞可在汽缸内无摩擦滑动。汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通,汽缸内封闭了一段高为80cm的气柱(U形管内的气体体积不计)。已知此时缸内气体温度为27℃,大气压强Pa,水银的密度,重力加速度g10m/s2

(1)求此时汽缸内气体的压强;

(2)若汽缸内气体温度缓慢升到87,此过程气体吸收了350J的热量,求汽缸内气体内能的变化;

(3)若汽缸内气体温度升到87后保持不变,在活塞上缓慢添加沙粒,使活塞回到原来位置,求最终U形管内水银面的高度差。

 

答案:
(1)Pa;(2)△U=179.12J;(3)h=20.7cm 【解析】 (1)对活塞进行受力分析,根据力的平衡有 解得 Pa (2)活塞上升过程,气体的压强不变,设温度为87℃时,气柱高度为l2,根据等压变化规律有 其中T1=300K,T2=360K,解得 cm 气体对活塞做功 根据热力学第一定律,代入数据解得 △U=179.12J (3)当活塞回到原来位置,汽缸内气体的体积不变,根据等容变化规律有,并且 解得 h=20.7cm  
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