题目内容

【题目】如图所示,质量为M的导热气缸倒置在带有开口的平台上,缸内有两个质量均为m的活塞A和B,活塞用轻杄相连,开始整个装置静止,且缸内气体温度为T0,气缸内底离平台高度为h,活塞A离平台高度为、活塞B离平台的高度为。现给缸内气体缓慢加热,活塞在缸内移动过程中始终与缸内壁紧密接触且无摩擦,活塞横截面积为S,不计活塞厚度,设重力加速度为g,大气压P0。求:

(I)当活塞B刚好要与平台接触时气体的温度多高?

(II)当气缸刚好要离开平台时,气体的温度为多高?

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)从开始加热到活塞B刚要与平台接触时,活塞A上方的气体发生的是等压变化,根据盖吕萨克定律列式求解气体的温度;

(2)从活塞B刚好要与平台接触到气缸刚好离开平台,此过程为等容变化;求解出活塞B刚好要与平台接触时活塞A上方气体压强以及气缸刚好要离开平台时活塞A上方气体的压强,根据等容变化方程列式求解气体的温度.

(1)从开始加热到活塞B刚要与平台接触时,活塞A上方的气体发生的是等压变化,设活塞B刚要与平台接触时气体的温度为T1,则

解得

(2)从活塞B刚好要与平台接触到气缸刚好离开平台,此过程为等容变化;活塞B刚好要与平台接触时活塞A上方气体压强:

当气缸刚好要离开平台时活塞A上方气体的压强:

设气缸刚好要离开平台时,气体的温度为T2,则

解得:

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