Question

【題目】如圖所示，透熱的汽缸內封有一定質量的理想氣體，缸體質量M＝200 kg，活塞質量m＝10 kg，活塞橫截面積S＝100cm2。活塞與汽缸壁無摩擦且不漏氣。此時，缸內氣體的溫度為27 ℃，活塞位于汽缸正中，整個裝置都靜止。已知大氣壓恒為p0＝1.0×105 Pa，重力加速度為g＝10 m/s2。求：

（1）汽缸內氣體的壓強p1；

（2）汽缸內氣體的溫度升高到多少時，活塞恰好會靜止在汽缸缸口AB處？此過程中汽缸內的氣體是吸熱還是放熱？

Answer 1

【答案】(1)3.0×105 Pa　(2)327 ℃　吸熱

【解析】

（1）以汽缸為研究對象，受力分析如圖所示：

列平衡方程：Mg＋p0S＝p1S，

解得：

代入數據得：

（2）設缸內氣體溫度升到t2時，活塞恰好會靜止在汽缸口。

該過程是等壓變化過程，由蓋—呂薩克定律得：

代入數據得t2＝327 ℃

氣體體積增大，對外做功，同時溫度升高內能增大，所以透熱的汽缸一定從外界吸收熱量。

故本題答案是：(1)3.0×105 Pa　(2)327 ℃　吸熱