题目内容

如图甲所示,竖直放置的汽缸内壁光滑,活塞厚度与质量均不计,在B处设有限制装置,使活塞只能在B以上运动,B以下汽缸的容积为V,A、B之间的容积为0.2V.开始时活塞在A处,温度为87℃,大气压强为p,现缓慢降低汽缸内气体的温度,直至活塞移动到A、B的正中间,然后保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,然后再缓慢降低汽缸内气体的温度,直到-3℃.求:
(1)活塞刚到达B处时的温度TB
(2)缸内气体最后的压强p;
(3)在图乙中画出整个过程的p-V图线.

【答案】分析:先是等压过程,根据盖吕萨克定律:,代入数据可解得TB;再是等温过程,根据玻意耳定律有:p×1.1V=p1×V,再等容过程:=,由以上二式可解得p.
解答:解:(1)缓慢降低汽缸内气体的温度,直至活塞移动到A、B的正中间,这个过程是等压过程:
根据盖吕萨克定律:
代入数据=
解得TB=330K,
然后保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,这个过程是等温过程,故活塞刚到达B处时的温度就为330K.
(2)保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,这个过程是等温过程:
根据玻意耳定律有:p×1.1V=p1×V
解得p1=1.1p
再接下是等容过程,根据查理定律有:=
解得p=0.9p0
(3)整个过程的p-V图线,如右所示.
答:(1)活塞刚到达B处时的温度TB为330K;
(2)缸内气体最后的压强p为0.9p
(3)整个过程的p-V图线,如上所示.
点评:本题的关键是分析清楚,各个变化过程中,哪些量不变,变化的是什么量,明确初末状态量的值,根据气体定律运算即可,难度不大,属于中档题.
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