题目内容

4.如图所示,封闭有一定质量理想气体的气缸开口向下竖直放置,活塞的截面积为S,质量为m0,活塞通过轻绳连接了一个质量为m的重物.若开始时气缸内理想气体的温度为T0,轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用,外界大气压强为P0,一切摩擦均不计.
①求重物离地时气缸内气体的压强;
②若缓慢降低气缸内气体的温度,最终使得气缸内气体的体积减半,则在此过程中气体温度变化了多少?

分析 ①根据题意求出封闭气体的压强;
②根据题意求出气体的状态参量,然后应用盖吕萨克定律求出气体的温度,然后求出气体温度的变化量.

解答 解:①重物离地时气体的压强:
p=p0-$\frac{(m+{m}_{0})g}{S}$;
②气体状态参量:T1=T0,V1=V,V2=$\frac{1}{2}$V,
气体发生等压变化,由盖吕萨克定律得:
$\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{V}_{2}}{{T}_{2}}$,解得:T2=$\frac{1}{2}$T0,
温度的变化量:△T=T1-T2=$\frac{1}{2}$T0;
答:①重物离地时气缸内气体的压强为p0-$\frac{(m+{m}_{0})g}{S}$;
②若缓慢降低气缸内气体的温度,最终使得气缸内气体的体积减半,在此过程中气体温度变化了$\frac{1}{2}$T0.

点评 本题考查了求压强、求气体温度的变化量,知道气体发生等压变化,应用平衡条件、求出气体状态参量,应用盖吕萨克定律可以解题.

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