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如图所示,静止的气缸内封闭了一定质量的气体,水平轻杆一端固定在墙壁上,另一端与气缸内的活塞相连.已知大气压强为1.0×105Pa,气缸的质量为50kg,活塞质量不计,其横截面积为0.01m2,气缸与地面间的最大静摩擦力为气缸重力的0.4倍,活塞与气缸之间的摩擦可忽略.开始时被封闭气体压强为1.0×105Pa、温度为27°C,试求:
(1)缓慢升高气体温度,气缸恰好开始向左运动时气体的压强P和温度t;
(2)某同学认为封闭气体的温度只有在27°C到(1)问中t之间,才能保证气缸静止不动,你是否同意他的观点?若同意,请说明理由;若不同意,计算出正确的结果.
分析:(1)气缸恰好开始运动时,摩擦力为最大静摩擦力,根据力学知识可以求出此时的压强,气体等压变化,由气态方程可以求出此时温度;
(2)当活塞刚要向右运动时,此时气体有最低温度,刚要向左运动时有最高温度,根据等压变化可以求出最低和最高温度.
解答:解:(1)气缸开始运动时,气缸与地面间的摩擦力为最大静摩擦力,此时有:ps=p0s+f
气缸内气体压强为:p=p0+
f
s
=1.2×105Pa

气体发生了等容变化有:
p0
T0
=
p
T

代入数据得:T=360K
即:t=T-273=87℃
故气缸恰好开始向左运动时气体的压强P=1.2×105pa,温度为t=87℃
(2)不同意.
当气缸恰好向右运动时,温度有最低值,
气缸内气体压强为:p′=p0-
f
s
=0.8×105Pa

等容变化 
p0
T0
=
p′
T′
,得T=240K,即t′=T′-273=-33℃
故温度在87℃到-33℃之间气缸静止不动.
点评:在求解被封闭气体压强时,往往结合力学知识进行求解,注意将力学知识和热学知识的联系,加强所学知识的综合应用.
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缓慢升高气体温度,气缸恰好开始向左运动时气体的压强P和温度t.

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缓慢升高气体温度,气缸恰好开始向左运动时气体的压强P和温度t;

 

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如图所示,静止的气缸内封闭了一定质量的气体,水平轻杆一端固定在墙壁上,另一端与气缸内的活塞相连。已知大气压强为1.0×105Pa,气缸的质量为50kg,活塞质量不计,其横截面积为0.01m2,气缸与地面间的最大静摩擦力为气缸重力的0.4倍,活塞与气缸之间的摩擦可忽略。开始时被封闭气体压强为1.0×105Pa、温度为27°C,试求:
(1)缓慢升高气体温度,气缸恰好开始向左运动时气体的压强P和温度t;
(2)某同学认为封闭气体的温度只有在27°C到(1)问中t之间,才能保证气缸静止不动,你是否同意他的观点?若同意,请说明理由;若不同意,计算出正确的结果。

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