题目内容

【题目】如图所示,透热的汽缸内封有一定质量的理想气体,缸体质量M=200 kg,活塞质量m=10 kg,活塞横截面积S=100 cm2。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。此时,缸内气体的温度为27 ℃,活塞位于汽缸正中,整个装置都静止。已知大气压恒为p0=1.0×105 Pa,重力加速度为g=10 m/s2。求:

(1)汽缸内气体的压强p1;

(2)汽缸内气体的温度升高到多少时,活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处?

【答案】(1) (2)

【解析】

选汽缸为研究对象,列受力平衡方程可解封闭气体压强;即缸内气体为等压变化,由等压变化方程可得温度。

(1)以汽缸为研究对象,受力分析如图所示:

列平衡方程:Mg+p0S=p1S,

代入数据解得:p1=3.0×105 Pa

(2)设缸内气体温度升到t2时,活塞恰好会静止在汽缸口。

该过程是等压变化过程,由盖—吕萨克定律得:

即:

解得:t2=327 ℃,

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