Question

【题目】如图所示，汽缸放置在水平桌面上，开口向上，用活塞将一定质量理想气体封闭在汽缸内，活塞距缸底=10cm，气体温度t1=17oC。加热缸内气体至温度t2时，活塞距，缸底=12cm。已知活塞横截面积S=2×10-3m2，大气压强=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2，活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气，活塞重力忽略不计。

(1)求温度t2；

(2)保持气体温度为t2，将一铁块放在活塞上，再次稳定后活塞回到初始位置，求铁块质量m。

Answer 1

【答案】(1) 75℃；(2)4kg

【解析】

(1)气体被加热过程中压强不变，由盖吕萨克定律可得

初态：l1=10cm，T1=（t1+273）=（17+273）K=290K
末态：l2=12cm，T2=？

解得

T2=348K

故

t2=T2-273K=75℃

(2)设活塞再次稳定后气体压强p
由平衡条件可知

mg+p0S=pS

由玻意耳定律可知

p0l2S=pl1S

其中l1=10cm，l2=12cm
联立解得

m=4kg