题目内容

【题目】如图所示,汽缸放置在水平桌面上,开口向上,用活塞将一定质量理想气体封闭在汽缸内,活塞距缸底=10cm,气体温度t1=17oC。加热缸内气体至温度t2时,活塞距,缸底=12cm。已知活塞横截面积S=2×10-3m2,大气压强=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2,活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气,活塞重力忽略不计。

(1)求温度t2

(2)保持气体温度为t2,将一铁块放在活塞上,再次稳定后活塞回到初始位置,求铁块质量m

【答案】(1) 75(2)4kg

【解析】

(1)气体被加热过程中压强不变,由盖吕萨克定律可得

初态:l1=10cmT1=t1+273=17+273K=290K
末态:l2=12cmT2=

解得

T2=348K

t2=T2-273K=75

(2)设活塞再次稳定后气体压强p
由平衡条件可知

mg+p0S=pS

由玻意耳定律可知

p0l2S=pl1S

其中l1=10cml2=12cm
联立解得

m=4kg

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