Question

【题目】如图，一个高H=30cm的竖直汽缸下部开口并固定在水平面上，光滑且不漏气活塞封住一定质量的理想气体，活塞的面积S=100cm2、重G=l00N。一劲度系数k=20N/cm、原长l0=20cm的竖直弹簧两端分别固接在缸底和活塞中心处，活塞和汽缸壁均绝热。开始时活塞处于静止状态，缸内被封住气体温度T1=250K，弹簧的长度l1=15cm。现用电热丝（图中未画出）缓慢加热缸内被封住的气体，己知外界大气压p0＝1.0×105Pa，弹簧总处在弹性限度内，弹簧和电热丝的体积、气缸壁厚度和活塞厚度均可忽略。求：

①当弹簧恰好恢复原长时，缸内被封住的气体温度T2；

②当活塞刚要到达水平面时，缸内被封住的气体温度T3；

③当缸内被封住的气体温度T4=1000K时的压强p4。

Answer 1

【答案】①②③

【解析】

①开始时的状态1参量：

弹簧恰好恢复原长时（即弹簧无弹力）的状态2参量：

由理想气体状态方程：

得

②活塞刚要到达水平面时的状态3参量：

由理想气体状态方程

得：

③由于，由状态3到状态4，理想气体做等容变化：

由

得：。