Question

【题目】如图所示，质量m=50kg的导热气缸置于水平地面上，质量不计，横截面积S=0.01m2的活塞通过轻杆与右侧墙壁相连。活塞与气缸间无摩擦且不漏气，气体温度t=27℃，气缸与地面间的动摩擦因数μ=0.4，且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，热力学温度与摄氏温度之间的关系为，求：

（i）缓慢升高气体温度，气缸恰好开始向左运动时气体的压强p和温度t；

（ii）保证气缸静止不动时温度的范围。

Answer 1

【答案】(1) ； ℃ (2) 温度在-33℃到87℃之间气缸静止不动

【解析】试题分析：气缸开始运动时，气缸与地面间的摩擦力为最大静摩擦力，根据平衡条件可得气缸内气体压强，气体发生了等容变化，根据查理定律可得温度；当气缸恰好不向右运动时，根据平衡条件可得温度有最低值气缸内气体压强，结合查理定律可得此时的温度，从而可求出范围。

（i）气缸开始运动时，气缸与地面间的摩擦力为最大静摩擦力，气缸内气体压强为，

气体发生了等容变化，根据查理定律可得

代入数据可得，即℃。

（ii）当气缸恰好不向右运动时，温度有最低值气缸内气体压强

气体发现了等容变化，根据查理定律可得，

可得=240K，即0C，温度在-330C到870C之间气缸静止不动。