Question

如图甲所示，一气缸竖直倒放，气缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，在27℃时气体处于平衡状态．已知活塞重为10N，活塞的面积S=100cm²，大气压强P=1×10⁵Pa．现让气缸壁与水平面成60°，并保持气体体积不变，在达到平衡时：
（1）此时气体的压强为多大？
（2）此时气体的温度变化了几度？

Answer 1

【答案】分析：（1）以活塞为研究对象，根据平衡条件分别求出状态变化前后封闭气体的压强．
（2）气体体积不变，发生等容变化，根据查理定律列式，求解后来气体的温度，即可得到温度的变化量．
解答：解：（1）甲图：对活塞，由平衡条件得
     P₁S+mg=PS，
得P₁=P-=1×10⁵Pa-Pa=99×10³Pa    
乙图：对活塞，由平衡条件得
   P₂S+mgsin60°=PS，
得P₂=P-sin60°=1×10⁵Pa-Pa=99.13×10³ Pa=9.913×10⁴ Pa

（2）初态：T₁=（273+27）K=300K，
根据查理定律得
   
则得 T₂=
代入解得，T₂=300.39K
所以气体的温度升高了0.39度．
答：
（1）此时气体的压强为9.913×10⁴ Pa．
（2）此时气体的温度升高了0.39度．
点评：本题的解题关键是求封闭气体的压强，往往以与气体接触的活塞或水银柱为研究对象，根据平衡条件或牛顿第二定律求封闭气体的压强．