(ⅰ)假设缸内气体的温度为T1时压强为p1,对活塞进行受力分析,活塞受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡,得:
Mg+p0S=p1S
气体膨胀对外界做功为:
W=p1S△L
根据热力学第一定律得:
Q-W=△U
联立可得:
Q=△U+(p0S+Mg)△L
(ⅱ)气体变化的整个过程可视为等容变化,假设放入砝码的质量为m,缸内气体的温度为T2时压强为p2,将活塞和砝码视为一个整体进行受力分析,系统受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡,得:
(M+m)g+p0S=p2S
根据查理定律:
=P1 T2
P2 T2
联立可得:
m=
(P0S+Mg)(T2?T1)
T1g
答:(1)此过程中气体吸收的热量为△U+(p0S+Mg)△L.
(2)所加砝码的质量为
(P0S+Mg)(T2?T1)
T1g