题干

我国汉代曾发明一种用做军事信号用的“孔明灯”,“孔明灯”腾空而起的原因是:燃料燃烧是周围空气温度升高,密度减小,空气对它的浮力把它托起来.如图所示,已知孔明灯的质量m=0.2kg,体积恒为V=1m3,空气初始温度t0=27°C,大气压强p0=1×105Pa,该条件下空气密度ρ0=1.2kg/m3,重力加速度g=10m/s2,不计孔明灯制作材料的体积.孔明灯底部开有开口,其他部分封闭.对灯内气体缓慢加热,直到灯刚能浮起来,求:

①假设灯内气体可收集在一起,请简要说明气体缓慢加热过程是吸热还是放热;

②灯刚能浮起时灯内气体密度ρ;

③灯刚能浮起时灯内气体温度t.

上一题 下一题 0.0难度 选择题 更新时间:2018-01-25 10:58:05

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解:①根据热力学第一定律△U=W+Q,因温度升高,内能增大,△U为正,

体积膨胀对外做功W为负,所以Q必须大于零,气体必然要吸收热量;

②设灯刚能浮起时,灯内气体密度为ρ,

根据阿基米德原理以及受力平衡有:ρ0gV=mg+ρgV

解得:ρ=1kg/m3

③孔明灯底部开口,说明灯内气体压强不变.

设灯刚能浮起时的温度为T,体积膨胀至V′,

又因为灯内原有气体总质量不变,则:ρ0<