Question

15．如图所示，冷藏室里桌面上一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止，气缸内壁光滑且导热性能良好．开始时冷藏室温度为27℃，气缸内气柱长度为L；在室内气压不变情况下缓慢降温，稳定后发现气柱缩短了$\frac{L}{5}$，则：
①气缸内气体作的是等温、等压还是等容变化？
②现在的室温为多少？

Answer 1

分析 （1）以气缸为研究对象进行受力分析，得到压强的表达式，压强不变，即为等圧変化
（2）对缸内气体应用等圧変化的实验定律列式，即可求出温度

解答 解：（1）以气缸为研究对象，对气缸受力分析，气缸受力平衡，有：
${p}_{0}^{\;}S+Mg=pS$
得缸内气体压强为：$p={p}_{0}^{\;}+\frac{Mg}{S}$，缸内气体的压强是定值，可知缸内气体做的是等圧変化
（2）根据盖-吕萨克定律，有：
$\frac{LS}{{T}_{0}^{\;}}=\frac{L-\frac{L}{5}}{{T}_{1}^{\;}}$
解得：${T}_{1}^{\;}=\frac{4}{5}{T}_{0}^{\;}=240K=-33℃$
答：①气缸内气体作的是等压变化
②现在的室温为-33℃

点评 解决本题的关键是确定封闭气体发生何种状态变化，然后确定气体的初末状态参量，选择合适的实验定律列式求解即可．