Question

【题目】研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56°C时，30分钟就可以灭活。如图，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热气缸下部a内，气缸顶端有一绝热阀门K，气缸底部接有电热丝E。a缸内被封闭气体初始温度t1=27°C，活塞位于气缸中央，与底部的距离h1=60cm，活塞和气缸间的摩擦不计。

（i）若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离h2=66cm，持续30分钟后，试分析说明a内新冠病毒能否被灭活?

（ii）若阀门K始终闭合，电热丝通电一段时间，给a缸内气体传递了Q=1.0×104J的热量，稳定后气体a内能增加了△U=8.5×103J，求此过程气体b的内能增加量。

Answer 1

【答案】（i）病毒能被灭；（ii）1.5×103J

【解析】

（i）设活塞横截面积为S，则对a气体，初态V1=Sh1 T1=t1+273=300K；末态V2=Sh2 T2=t2+273 ①

阀门K打开，加热过程a气体做等压变化，由盖·吕萨克定律得

②

由①②得

t2=57℃ ③

因57℃＞56℃，a内病毒能被灭④

（ii）阀门K闭合，由于系统绝热，a气体膨胀对b气体做功，由热力学第一定律有

△Ua=Q+W⑤

由⑤式及代入数据得

W=-1.5×103J⑥

对b气体，由于系统绝热，则

Ub==1.5×103J⑦