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精英家教网如图所示,透热的气缸内封有一定质量的理想气体,缸体质量M=200kg,活塞质量m=10kg,活塞面积S=100cm2.活塞与气缸壁无摩擦且不漏气.此时,缸内气体的温度为27°C,活塞正位于气缸正中,整个装置都静止.已知大气压恒为p0=1.0×105Pa,重力加速度为g=10m/s2.求:
(a)缸内气体的压强p1;
(b)缸内气体的温度升高到多少°C时,活塞恰好会静止在气缸缸口AB处?
分析:(a)选汽缸为研究对象,列受力平衡方程可解封闭气体压强
(b)即缸内气体为等压变化,由等压变化方程可得温度值
解答:解:(a)以气缸为对象(不包括活塞)列气缸受力平衡方程:
p1S=mg+p0S
解之得:p1=3×105Pa
(b)当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时,缸内气体温度为T2,压强为p2
此时仍有p2S=Mg+p0S,
由题意知缸内气体为等压变化,对这一过程研究缸内气体,由状态方程得:
S×0.5l
T1
=
S×l
T2

所以 T2=2T1=600K
故 t2=(600-273)℃=327℃
答(a)缸内气体的压强3×105Pa (b)缸内气体的温度升高到多少327°C时,活塞恰好会静止在气缸缸口处
点评:巧选研究对象,注意变化过程的不变量,同时注意摄氏温度与热力学温度的换算关系
练习册系列答案
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如图所示,透热的气缸内封有一定质量的理想气体,缸体质量M=200kg,活塞质量m=10kg,活塞面积S=100cm2。活塞与气缸壁无摩擦且不漏气。此时,缸内气体的温度为27°C,活塞正位于气缸正中,整个装置都静止。已知大气压恒为p0=1.0×105Pa,重力加速度为g=10m/s2。求:

(a)缸内气体的压强p1;

(b)缸内气体的温度升高到多少°C时,活塞恰好会静止在气缸缸口 AB处?

 

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(a)缸内气体的压强p1;
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