Question

【題目】如圖(a)所示，一導熱性能良好、內壁光滑的氣缸水平放置，橫截面積為S＝1×10－3m2、質量為m＝5kg、厚度不計的活塞與氣缸底部之間封閉了一部分氣體，此時活塞與氣缸底部之間的距離為15cm，在活塞的右側5 cm處有一對與氣缸固定連接的卡環，氣體的溫度為300 K，大氣壓強p0＝1.0×105Pa.現將氣缸豎直放置，如圖(b)所示，取g＝10 m/s2.求：

①活塞與氣缸底部之間的距離；

②加熱到多少溫度時，活塞剛好與卡環接觸而無擠壓．

Answer 1

【答案】①10 cm. ②600 K

【解析】

根據平衡求出末態壓強，氣體發生等溫變化，利用玻意耳定律，即可求出活塞與氣缸底部之間的距離；設活塞運動到卡環位置時溫度為T3，此時V3＝0.20 S，根據等壓變化即可求解。

①對于封閉氣體，初狀態：V1＝0.15S，V2＝L2S，p1＝p0＝1.0×105Pa

末態:p2＝p0＋＝1.5×105Pa

由等溫變化p1V1＝p2V2

代入數據可得：L2＝10 cm

②設活塞運動到卡環位置時溫度為T3，此時V3＝0.20 S

由等壓變化

代入數據解得：T3＝600 K