如圖所示,豎直放置的圓柱形氣缸由上下兩部分組成,上面部分橫截面為4S,下面部分橫截面為S,兩部分高度均為H。氣缸頂部與大氣連通,其余部分絕熱。有一質(zhì)量m=
的絕熱活塞放在氣缸的水平段MN、PQ的墊片上,墊片體積、厚度均不計(jì)。一定量理想氣體被封閉在氣缸下面部分,初始時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)為0.5p
0,溫度為T
0,現(xiàn)用電熱絲對(duì)封閉氣體緩慢加熱。不計(jì)活塞厚度以及其與氣缸之間的摩擦,活塞移動(dòng)時(shí)保持水平且與氣缸之間氣密性良好,大氣壓強(qiáng)為p
0,重力加速度為g。求:
(1)活塞剛好與MN、PQ的墊片分離時(shí)封閉氣體的溫度T
1;
(2)當(dāng)活塞恰升至氣缸口時(shí)封閉氣體的溫度T
2;
(3)若從開始到活塞恰升至氣缸口的過程,封閉氣體內(nèi)能增加量為ΔU,則電熱絲對(duì)氣體提供的熱量Q為多少?