Question

【題目】研究表明，新冠病毒耐寒不耐熱，溫度在超過(guò)56°C時(shí)，30分鐘就可以滅活。如圖，含有新冠病毒的氣體被輕質(zhì)絕熱活塞封閉在絕熱氣缸下部a內(nèi)，氣缸頂端有一絕熱閥門(mén)K，氣缸底部接有電熱絲E。a缸內(nèi)被封閉氣體初始溫度t1=27°C，活塞位于氣缸中央，與底部的距離h1=60cm，活塞和氣缸間的摩擦不計(jì)。

（i）若閥門(mén)K始終打開(kāi)，電熱絲通電一段時(shí)間，穩(wěn)定后活塞與底部的距離h2=66cm，持續(xù)30分鐘后，試分析說(shuō)明a內(nèi)新冠病毒能否被滅活?

（ii）若閥門(mén)K始終閉合，電熱絲通電一段時(shí)間，給a缸內(nèi)氣體傳遞了Q=1.0×104J的熱量，穩(wěn)定后氣體a內(nèi)能增加了△U=8.5×103J，求此過(guò)程氣體b的內(nèi)能增加量。

Answer 1

【答案】（i）病毒能被滅；（ii）1.5×103J

【解析】

（i）設(shè)活塞橫截面積為S，則對(duì)a氣體，初態(tài)V1=Sh1 T1=t1+273=300K；末態(tài)V2=Sh2 T2=t2+273 ①

閥門(mén)K打開(kāi)，加熱過(guò)程a氣體做等壓變化，由蓋·呂薩克定律得

②

由①②得

t2=57℃ ③

因57℃＞56℃，a內(nèi)病毒能被滅④

（ii）閥門(mén)K閉合，由于系統(tǒng)絕熱，a氣體膨脹對(duì)b氣體做功，由熱力學(xué)第一定律有

△Ua=Q+W⑤

由⑤式及代入數(shù)據(jù)得

W=-1.5×103J⑥

對(duì)b氣體，由于系統(tǒng)絕熱，則

Ub==1.5×103J⑦