题目内容
【题目】如图甲所示,一端开口导热良好的气缸放置在水平平台上,活塞质量为10kg,横截面积为50cm2,气缸全长21cm,气缸质量为20kg,大气压强为1×105Pa,当温度为7℃时,活塞封闭的气柱长10cm,现将气缸倒过来竖直悬挂在天花板上,如图乙所示,g取10m/s2.
①求稳定后,活塞相对气缸移动的距离;
②当气缸被竖直悬挂在天花板上,活塞下降并达到稳定的过程中,判断气缸内气体是吸热还是放热,并简述原因.
【答案】(1) (2)当气缸被竖直悬挂在天花板上,活塞下降并达到稳定的过程中,气缸内气体是吸热,气缸倒置过程中,气缸内气体体积变大,对外做功,而气体内能不变,所以,气缸内气体吸热.
【解析】①设气缸倒置前后被封闭的气体的压强分别为和 ,气柱体积分别为 和,活塞向下移动的距离为x,则
初态: ,
末态: ,
因为气缸导热良好,则气缸倒置前后温度不变,由玻意耳定律得:
代入数据解得:x=5cm
②气缸倒置过程中,气缸内气体体积变大,对外做功,而气体内能不变,所以,气缸内气体吸热
故本题答案是:①活塞相对气缸移动的距离5cm
②当气缸被竖直悬挂在天花板上,活塞下降并达到稳定的过程中,气缸内气体是吸热
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