题目内容

6.如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸竖直放置,在距气缸底部l=36cm处有一与气缸固定连接的卡环,活塞与气缸底部之间封闭了一定质量的气体.当气体的温度T0=300K、大气压强P0=1.0×105Pa时,活塞与气缸底部之间的距离 l0=30cm.已知活塞质量m=2.0kg,活塞横截面积S=20cm2,不计活塞的厚度,重力加速度g=10m/s2.现对气缸加热,使活塞缓慢上升,求:
①活塞刚到卡环处时封闭气体的温度T;
②封闭气体温度升高到T′=540K时的压强P′.

分析 ①气体等压膨胀,根据盖-吕萨克定律列式求解;
②气体继续等容升温,根据查理定律列式求解.

解答 解:①设气缸的横截面积为S,由盖-吕萨克定律有:$\frac{{l}_{0}^{\;}S}{{T}_{0}^{\;}}=\frac{lS}{T}$
代入数据:$\frac{30S}{300}=\frac{36S}{T}$
代入数据得:T=360K
②由查理定律有:$\frac{{p}_{0}^{\;}}{T}=\frac{p′}{T′}$
代入数据$\frac{1×1{0}_{\;}^{5}}{360}=\frac{p′}{540}$
得:$p′=1.5×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$
答:活塞刚到卡环处时封闭气体的温度为360K.
②封闭气体温度升高到T2=540K时的压强为1.5×105Pa.

点评 本题关键找出气体的已知参量后根据气体实验定律的方程列式求解,基础题.

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