Question

【题目】如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为S＝1×10－3m2、质量为m＝5kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为15cm，在活塞的右侧5 cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105Pa.现将气缸竖直放置，如图(b)所示，取g＝10 m/s2.求：

①活塞与气缸底部之间的距离；

②加热到多少温度时，活塞刚好与卡环接触而无挤压．

Answer 1

【答案】①10 cm. ②600 K

【解析】

根据平衡求出末态压强，气体发生等温变化，利用玻意耳定律，即可求出活塞与气缸底部之间的距离；设活塞运动到卡环位置时温度为T3，此时V3＝0.20 S，根据等压变化即可求解。

①对于封闭气体，初状态：V1＝0.15S，V2＝L2S，p1＝p0＝1.0×105Pa

末态:p2＝p0＋＝1.5×105Pa

由等温变化p1V1＝p2V2

代入数据可得：L2＝10 cm

②设活塞运动到卡环位置时温度为T3，此时V3＝0.20 S

由等压变化

代入数据解得：T3＝600 K