13.如图所示,一个导热良好的圆柱形气缸开口向上竖直放置于水平面上,缸内有一形状不规则的文物,且封闭有一定质量的理想气体.初始时刻,气体的温度为7℃,质量为m、横截面积为S的活塞到气缸底部的距离为h.现环境温度缓慢升高到27℃时,活塞离气缸底部的距离变为H,此过程中缸内气体吸收的热量为Q。已知大气压恒为,重力加速度大小为g,热力学温度T与摄氏温度t之间的数量关系为
,活塞与气缸壁密封良好且不计摩擦,忽略文物热胀冷缩的影响。求:
(1)气缸内放置的文物的体积;
(2)该过程中气体增加的内能。
【答案】
(1) (2)
【详解】
(1)设气缸内放置的文物体积为,初态
末态
气体做等压变化
解得气缸内放置的文物的体积
(2)气体的压强为
外界对气体做功为
根据热力学第一定律,该过程中气体增加的内能为
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