题目内容

【题目】气缸长为L=1m(气缸的厚度可忽略不计),固定在水平面上,气缸中有横截面积为S=100cm2的光滑活塞,活塞封闭了一定质量的理想气体,当温度为t=27℃,大气压为p0=1×105Pa时,气柱长度为L0=0.4m。现缓慢拉动活塞,假设拉力能够达到的最大值为F=500N,求:

①如果温度保持不变,能否将活塞从气缸中拉出?(通过计算说明)

②保持拉力最大值不变,气缸中气体温度至少为多少摄氏度时,才能将活塞从气缸中拉出?

【答案】不能将活塞拉出;102

【解析】①设L有足够长,F达最大值时活塞仍在气缸内,设此时气柱长L2,气体压强p2

活塞受力平衡p2=p0-=0.5×105Pa

根据气态方程(T1=T2),有p1SL0=p2SL2

解得L2=0.8m

L2L所以不能将活塞拉出

②保持F最大值不变,温度升高活塞刚到缸口时,已知:L3=1mp3=p2

根据理想气体状态方程,有

解得

t3=375-273=102

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