题目内容


如图所示,静止的气缸内封闭了一定质量的气体,水平轻杆一端固定在墙壁上,另一端与气缸内的活塞相连。已知大气压强为1.0×105Pa,气缸的质量为50kg,活塞质量不计,其横截面积为0.01m2,气缸与地面间的最大静摩擦力为气缸重力的0.4倍,活塞与气缸之间的摩擦可忽略。开始时被封闭气体压强为1.0×105Pa、温度为27C,试求:

(1)缓慢升高气体温度,气缸恰好开始向左运动时气体的压强P和温度t

(2)某同学认为封闭气体的温度只有在27C到(1)问中t之间,才能保证气缸静止不动,你是否同意他的观点?若同意,请说明理由;若不同意,计算出正确的结果。

 



解:(1)气缸开始运动时,气缸与地面间的摩擦力为最大静摩擦力,

气缸内气体压强为pp0 +f/S=1×105 +0.4×500/0.01 Pa=1.2×105 Pa   (2分)

气体发生了等容变化                                    (1分)

代入数据得,T=360K,                                        (1分)

tT-273=87℃                                             (1分)

(2)不同意。                                                  (2分)

当气缸恰好向左运动时,温度有最低值,

气缸内气体压强为p′=p0f/S=1×105 -0.4×500/0.01 Pa=0.8×105 Pa   (1分)

等容变化   ,得T′=240K,即t′=T′-273=-33℃           (2分)

   温度在87℃到-33℃之间气缸静止不动。


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