题目内容
【题目】如图所示,一气缸水平放置,用一横截面积为S、厚度不计的活塞将缸内封闭一定质量的气体,活塞与缸底间的距离为L,在活塞右侧处有一对气缸内壁固定连接的卡环,缸内气体的温度为T0,大气压强为p0,气缸导热性良好。现将气缸在竖直面内缓慢转过90°,气缸开口向下,活塞刚好与卡环接触,重力加速度为g。不计气缸与活塞间摩擦。
(1)求活塞的质量;
(2)再将气缸在竖直面内缓慢转动180°,当气缸开口向上时,对缸内气体缓慢加热,直到当缸内活塞再次恰好与卡环接触,加热过程中气体内能增加,求缸内气体的温度和加热过程中气体吸收的热量。
【答案】(1);(2),
【解析】
(1)设活塞的质量为m,当汽车缸开口向下时,缸内气体的压强:
当气缸从水平转到缸口向下,气体发生等温变化,则有:
联立解得活塞的质量:
(2)设气缸开口向上且活塞与卡环刚好要接触时,缸内气体的温度为T,缸内气体的压强:
气体发生等容变化,则有:
解得:
设气缸刚转到开口向上时,活塞力卡环的距离为d,则:
解得:
在给气体加热的过程中,气体对外做的功:
则根据热力学第一定律可知,气体吸收的热量:
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