题目内容
【题目】如图所示,开口向上竖直放置的横截面积为
的气缸内有
、
两个质量忽略不计的活塞,两个活塞把气缸内的气体分割为两个独立的部分
和
,
的长度为30cm,
的长度是
长度的一半,气缸和活塞
都是绝热的,活塞
导热性能良好,与活塞
和气缸底部相连的轻弹簧劲度系数为100N/m,
部分下端有与电源相连的电热丝。初始状态
、
两部分气体的温度均为27℃,弹簧处于原长,活塞
刚好与气缸口相齐平,开关S断开。若在活塞
上放上一个2kg的重物,则活塞
下降一段距离后静止(已知外界大气压强为
,重力加速度为
,取
)
(1)求稳定后
部分气柱的长度;
(2)合上开关S,对
部分气体进行加热,可以使
上升再次与气缸口齐平,则此时
部分气体的温度为多少?
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【答案】(1)25cm;(2)227℃
【解析】
(1)对于
部分气体,初态
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末态
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根据玻意耳定律有
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解得![]()
即稳定后
部分气柱长度变为25cm。
(2)若使活塞
返回原处,
部分气体末状态时气柱长为
,此时弹簧要伸长
,对活塞
有
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解得
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对于
部分气体,初态
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末态
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根据理想气体状态方程
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解得![]()
则此时温度为![]()
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