一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳曝晒，气体温度由T0＝300 K升至T1＝

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一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V₀，开始时内部封闭气体的压强为p₀。经过太阳曝晒，气体温度由T₀＝300 K升至T₁＝350 K。
(1)求此时气体的压强。
(2)保持T₁＝350 K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p₀。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。

答案

解：(1)设升温后气体的压强为p₁，由查理定律得 ①
代入数据得p₁＝p₀ ②
(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V，由玻意耳定律得p₁V₀＝p₀V ③
联立②③式得V＝V₀ ④
设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k，由题意得k＝ ⑤
联立④⑤式得k＝ ⑥
吸热，因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热。