题目内容

如图(1)所示,圆柱形气缸的上部有小挡板,可以阻止活塞滑离气缸,气缸内部的高度为d,质量不计的薄活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。开始时活塞离底部高度为,温度为t1=27℃,外界大气压强为p0=1.0×l05Pa,现对气体缓缓加热。求:
(1)气体温度升高到t2=127℃时,活塞离底部的高度;
(2)气体温度升高到t3=387℃时,缸内气体的压强;
(3)在图(2)中画出气体从27℃升高到387℃过程的压强和温度的关系图线。
(1);(2)1.467×105Pa;(3)见解析。
(10分)(1)假设气体温度达到tc时,活塞恰好移动到挡板处,气体做等压变化,设气缸横截面积为S,由盖·吕萨克定律得到:,即 (1分)
解出tc==177℃                                      (1分)
因为t2小于tc,所以温度升高到127℃前,气体做等压变化,设活塞离底部的高度为h,
由盖·吕萨克定律得到:,即                 (1分)
解出h=                           (1分)
(2)当气体温度高于tc后,活塞受到挡板的阻碍,气体体积不再发生变化,(1分)

由查理定律得到:,即,                    (1分)
解得                     (1分)
(3)三个状态的描点正确 (t1=27℃,p1=1×l05Pa;tc=177℃,pc=1×l05Pa;t3=387℃,p3=1.467×l05Pa)
(1分)
两段均为直线(未用直尺画的不得分) (1分)
标明过程(没有箭号不得分)        (1分)
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