题目内容

【题目】如图所示,内壁光滑、上端开口的固定气缸竖直放置,内部横截面积为S,高度为 H .现用一质量为m厚度不计的活塞封闭一定量的气体,稳定时活塞所处位置A距气缸底部的距离h。现对缸内气体加热,缸内气体温度上升至热力学温度为T时,活塞刚好上升到气缸最高点,立即停止加热,缸内气体无泄露.已知外部的大气压强为,当地重力加速度为 g 。求:

(1)加热前缸内气体的热力学温度;

(2)停止加热一段时间后,缸内气体恢复至原来的温度,此后保持缸内气体温度不变,将活塞缓慢拉离气缸,至少应施加多大的拉力.

【答案】(1)(2)

【解析】

(1)由盖·吕萨克定律求解加热前缸内气体的热力学温度;(2)对活塞受力分析求解气体内的压强,根据玻意尔定律求解将活塞缓慢拉离气缸至少应施加的拉力.

(1)活塞上升过程中封闭气体压强不变,由盖·吕萨克定律:

得加热前缸内气体的热力学温度

(2)加热前活塞受力平衡:

将活塞拉离气缸时:

加热前和活塞将要拉离气缸时,气体温度相同,由玻意尔定律:

得至少应施加的拉力

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