题目内容

11.今有一质量为M的导热气缸,用质量为m的导热活塞密封有一定质量的理想气体且不漏气,不计活塞与气缸间的摩擦.已知大气压强为p0,活塞的横截面积为S,当气缸如图甲所示水平横放时,空气柱长为L0.下列两种情况中,活塞均未脱离气缸.
(ⅰ)若气缸开始时温度为T0,现将图甲所示的气缸温度缓慢升高至T(气缸固定在水平面上),求稳定后空气柱的长度.
(ⅱ)若将气缸从图甲变为如图乙悬挂保持静止,气体始终保持初始时温度不变,求稳定后空气柱的长度.

分析 (1)根据等压变化规律进行分析即可求得空气柱的长度;
(2)根据等温变化规律进行分析即可求得稳定后的长度.

解答 解:(ⅰ)因气体压强不变,由气体状态方程得:
$\frac{{L}_{0}}{{T}_{0}}$=$\frac{L}{T}$
得L=$\frac{T}{{T}_{0}}$L0
(ⅱ)图甲气体压强p1=p0,
图乙时气体压强p2=p0-$\frac{Mg}{s}$
由玻意尔定律p1L0=p2L2
得L2=$\frac{{p}_{0}{L}_{0}S}{{P}_{0}S-Mg}$
答:(ⅰ)稳定后空气柱的长度$\frac{T}{{T}_{0}}$L0.
(ⅱ)稳定后空气柱的长度$\frac{{p}_{0}{L}_{0}S}{{P}_{0}S-Mg}$.

点评 本题考查理想气体的实验定律,在解题时要注意明确三个状态参量中哪个量是不变的,从而选择正确的规律求解.

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