题目内容

(16分)如图所示,圆柱形气缸AB的直径相同,B是封闭的,气缸内各部分理想气体的压强为p1=0.5×105Pa,p2=1.5×105Pa,外界大气压p0=1.0×105Pa,初温均为27℃,l1=30cm,l2=16cm,l3=8cm。AB内两活塞用硬细杆相连处于静止状态,忽略一切摩擦,欲使B内两部分气体压强相等,须使A的温度升高多少?(表示B内温度不变)

解析

因活塞处于静止状态,由平衡条件得,(p0p1)S=(p2p2)S

代入数据得p3=1.0×105Pa(2分)

B内左侧气体有p2l2S=pl2/S②(2分)

B内右侧气体有p3l3S=pl3/S③(2分)

l2+l3=l2/+l3/=(16+8)cm=24cm④(2分)

联立②③④得l3/=6cm(2分)

活塞右移x=l3l3/=2cm,当B内两侧压强相等时,

对活塞由平衡条件得,(p1/p0)S=(pp0)S

解得p1/=p0=1.0×105Pa(2分)

A内气体由理想气体的状态方程得,p1l1S/T1= p1/l1/S/T1/,其中l1/=(30+2)cm=32cm

即有0.5×30S/300=1×32S/T1/

解得T1/=640K(2分)

A内温度升高T=T1/T1=340K(2分)

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