Question

如圖所示，薄壁光滑導熱良好的氣缸放在光滑水平面上，當環境溫度為10℃時，用橫截面積為1.0×10^-2m²的活塞封閉體積為2.0×l0^-3m³的理想氣體，活塞另一端固定在墻上．外界大氣壓強為1.0×10⁵Pa．
（1）當環境溫度為37℃時，氣缸自由移動了多少距離？
（2）如果環境溫度保持在37℃，對氣缸作用水平力，使缸內氣體體積緩慢地恢復到原來數值，這時氣缸受到的水平作用力多大？

Answer 1

（1）氣體等壓變化有：

V1

T1

=

V2

T2

解得：V2=

T2

T1

V1=

310

283

×2×10-3m3=2.2×10-3m3
氣缸移動的距離為：△l=

V2-V1

S

=

0.2×10-3

1.0×10-2

m=2×10-2m  
（2）從狀態1→3氣體等容變化：

P1

T1

=

P3

T3

解得：P3=

T3P1

T1

=

310×1.0×105

283

Pa=1.1×105Pa 
根據平衡條件，有：P₃ S=P₀ S+F      
故：F=（P₃-P₀ ）S=1×10⁴×10^-2N=100N  
答：（1）當環境溫度為37℃時，氣缸自由移動了2×10^-2m距離；
（2）氣缸受到的水平作用力100N．