题目内容

【题目】在今年中国传统节日元宵节,上海纽约大学的学生发起一个挑战赛孔明灯飞满天为武汉祈福,希望募集纽约大学分布在全球各地不同校区学生的善款,为中国尤其是武汉抗击新冠肺炎疫情出力。如图,孔明灯的质量m=0.2kg、体积恒为V=1m3,夜间空气温度t0=17℃,大气压强Pa,该条件下空气密度。重力加速度g=10m/s2。点燃灯内蜡烛对灯内气体缓慢加热,直到灯刚能浮起时,求:

(1)灯内气体的密度ρ

(2)灯内气体温度为多少摄氏度。

【答案】(1)(2)

【解析】

(1)设加热至热力学温度T,灯内气体密度为ρ,孔明灯刚能浮起,根据平衡条件有

代入数据解得

(2)孔明灯底部开口,说明灯内气体压强不变。以时灯内气体为研究对象,初态:T0=t0+273K=290K,体积V0=V,设加热后体积膨胀至,根据盖-吕萨克定律得

又因为灯内原有气体总质量不变,则有

联立解得

T=342.7K

t=

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