题目内容
【题目】如图所示,横截面积为S的导热汽缸竖直放置,其底部放有质量为m的空心小球,缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体,现在活塞上缓慢加上细沙,当沙的质量也为m时,小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的
。现缓慢降低外界温度,使小球对缸底恰好无压力。已知外界大气压为p0、开始时外界热力学温度为T0,重力加速度大小为g,求:
![]()
①小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的
时,气体的压强p;
②小球对汽缸底部恰好无压力时,气体的热力学温度T.
【答案】①
②![]()
【解析】
①对活塞和细沙组成的系统,由受力平衡条件有:p0S+2mg=pS
解得:![]()
②设空心小球的体积为V0,小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的
时,气体的体积为V1,气体的密度为ρ1,则有:![]()
设小球对汽缸底部恰好无压力时,气体的体积为V2,气体的密度为ρ2,则有:ρ2V0g=mg
气体降温过程中做等压变化,有:
,其中
,![]()
解得:![]()
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