题目内容
【题目】一容器的容积为V,里面原有空气的压强等于外界大气压p0.现用一容积为V0、长度为L的圆柱形气筒对其打气,如图所示,每次打气,活塞移动距离均为L.设温度始终不变,不计连接管的体积.问:
(1)求第1次打气后,V中气体压强p1;
(2)求第n次打气后,V中气体压强pn;
(3)在第n+1次打气时需将活塞推到距排气口的距离为x时,打气筒里的气体才刚要冲开K向容器充气,求x.(注:当活塞向右运动时,在气压作用下阀门K会自动关闭,而K0会自动打开,让大气进入打气筒内;当活塞向左运动时,阀门K0会自动关闭,而K会在打气筒内气压作用下打开,使气体进入容器V中.)
【答案】(1)(2)
(3)
【解析】
(1)由于是等温变化,把V和V0中气体作为一定质量的气体,根据玻意耳定律得
解得
(2)在上问基础上,由克拉伯龙方程,考虑温度不变,两部分气体质量之和不变,设打第2次气后V中压强为p2,得关系式
解得
依次类推,打第n次气后
解得
(3)打第n+1次气过程中,当打气筒内压强从p0增大到容器内pn时,阀门K才刚要被冲开,气体准备进入容器V中. 对打气筒内气体,由玻意耳定律 p0V0=pnVx 得
解得
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