Question

【題目】如圖所示，內(nèi)高H=1.5、內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸固定在水平面上，橫截面積S=0.01m2、質(zhì)量可忽略的活塞封閉了 一定質(zhì)量的理想氣體。外界溫度為300K時(shí)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p1=1.0×105Pa，氣柱長L0=0.6m。大氣壓強(qiáng)恒為p0=1.0×105Pa。現(xiàn)用力緩慢向上拉動(dòng)活塞。

（1）當(dāng)F=500N時(shí)，氣柱的長度。

（2）保持拉力F=500N不變，當(dāng)外界溫度為多少時(shí)，可以恰好把活塞拉出？

Answer 1

【答案】（1）1.2m；（2）375K

【解析】

（1）對(duì)活塞進(jìn)行受力分析

P1S+F=P0S.

其中P1為F=500N時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)

P1=0.5×104Pa.

由題意可知，氣體的狀態(tài)參量為

初態(tài):　P0=1.0×105Pa，Va=LS，T0=300K；

末態(tài)：P1=0.5×105Pa，Va=L1S，T0=300K；

由玻意耳定律得

P1V1=P0V0

即

P1L1S=P0L0S

代入數(shù)據(jù)解得

L1=1.2m＜1.5m

其柱長1.2m

（2）汽缸中氣體溫度升高時(shí)活塞將向外移動(dòng)，氣體作等壓變化

由蓋呂薩克定律得

=

其中V2=HS.

解得：

T2=375K.