Question

10．在图所示的气缸中封闭着温度为100℃的空气，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为10cm，如果缸内空气变为0℃，问：（结果保留两位有效数字）
①重物是上升还是下降？
②这时重物将从原处移动多少厘米？（设活塞与气缸壁间无摩擦）

Answer 1

分析 如果缸内空气温度降为0℃，则重物将上升，温度、体积变化，压强不变．根据气体方程列出等式求解．

解答 解：①缸内气体温度降低，压强减小，故活塞下移，重物上升；
②分析可知缸内气体作等压变化，设活塞截面积为Scm²，气体初态体积${V}_{1}=10sc{m}^{3}$，
温度T₁=373K，末态温度T₂=273K，体积设为${V}_{2}=hsc{m}^{3}$ （h为活塞到缸底的距离）
据$\frac{{V}_{1}}{{V}_{2}}=\frac{{T}_{1}}{{T}_{2}}$可得h=7.3cm；
则重物上升高度△h=10-7.3=2.7cm．  
答：①重物上升
②这时重物将从原处移动2.7cm

点评 正确应用理想气体状态方程的前提是：判断此变化过程是属于等压、等容、还是等温变化．