Question

【题目】如图所示的圆柱形气缸是一“拔火罐”器皿，气缸（横截面积为S）固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与质量为m的重物相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开关K处扔到气缸内，酒精棉球熄灭时（此时缸内温度为t℃）闭合开关K，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L．由于气缸传热良好，随后重物会被吸起，最后重物稳定在距地面L/10处．已知环境温度为t0℃不变， ，P0为大气压强，气缸内的气体可看做理想气体，求：

（1）酒精棉球熄灭时的温度t与t0满足的关系式；

（2）气缸内温度降低到重新平衡的过程中外界对气体做的功．

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】

试题分析：（1）气缸内封闭气体的初始状态：P1=P0，V1=LS，T1=（273+t）K

末状态：，；T2=（273+t0）K

由理想气体的状态变化方程：

解得：

（2）气缸内封闭气体的温度降低的过程中，开始时气体的压强变化，但气体的体积没有变化，故此过程外界对气体不做功

活塞向上运动时，气体的压强为P2，活塞上移的距离为

故外界对气体做的功为