Question

如圖，一集熱箱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，體積為V，輕質(zhì)集熱板作為箱的活塞，在一段時間內(nèi)，受陽光照射箱內(nèi)氣體膨脹對外做功W，其內(nèi)能增加△U，假如氣體沒有散熱．已知大氣壓強(qiáng)為P₀，照射前箱內(nèi)氣體溫度為T₁．集熱箱足夠高．求：
①這段時間內(nèi)集熱箱里的氣體吸收的熱量；
②照射后箱內(nèi)氣體的溫度．

Answer 1

分析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律求解集熱箱里氣體吸收的熱量，再求解太陽光照在集熱板單位面積上的輻射功率．

解答：解：①由熱力學(xué)第一定律，得△U=Q-W
所以：Q=△U+W
②吸熱過程氣體發(fā)生等壓變化，則：

V1

V2

=

T1

T2

  其中V₁=V，
又大氣壓對氣體做功W=P_O（V₂-V₁）
所以V2=

W

PO

+V，
聯(lián)立得：T2=

V2T1

V1

=

( W PO +V)T1

V

．
答：①這段時間內(nèi)集熱箱里的氣體吸收的熱量Q=△U+W；
②照射后箱內(nèi)氣體的溫度

( W P0 +V)T1

V

．

點(diǎn)評：本大題考查了熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用，難度不大，基本題．