题目内容
【题目】如图甲所示,一导热气缸开口向上竖直放置,气缸深度为L,现将质量为M的倒“工”字形绝热活塞从气缸的开口处缓慢放入气缸中,活塞与气缸内壁无缝隙不漏气,最终活塞顶部横杠卡在气缸口上,如图乙所示。已知活塞下端的横截面积为S,外界环境的绝对温度恒为T0,大气压强为p0,重力加速度大小为g,不计活塞与气缸的摩擦,倒“工”字形绝热活塞高度为,求:
(1)此时刻气缸内气体的压强p1;
(2)现给气缸外部套上绝热泡沫材料(未画出)且通过电热丝缓慢加热封闭气体,欲使活塞顶部横杠恰好与气缸开口脱离,则此时缸内气体的温度T2。
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)气缸在未放入活塞时,缸内气体的压强等于大气压,体积
放入活塞后封闭气体的体积
根据玻意耳定律有
解得
(2)在活塞未动过程中,对封闭气体加热发生等容变化,根据查理定律有
对活塞,设活塞上端横杆刚开始离开气缸时气缸中气压为p2,则有
联立解得
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