Question

【题目】如图所示，完全相同的导热活塞A、B用轻杆连接，一定质量的理想气体被活塞A、B分成I、II两部分，封闭在导热性能良好的气缸内，活塞A与气缸底部的距离=10 cm。初始时刻，气体II的压强与外界大气压强相同，温度T1=300 K。已知活塞A、B的质量均为m=1 kg，横截面积均为S=10 cm2，外界大气压强p0=1×105 Pa，取重力加速度g=10 m/s2，不计活塞与气缸之间的摩擦且密封良好。现将环境温度缓慢升高至T2=360 K，求此时：

①活塞A与气缸底部的距离；

②气体II的压强；

③轻杆对活塞B作用力的大小。

Answer 1

【答案】①12 cm ②1.2×105 Pa ③30 N

【解析】①气体I做等压变化

T1=300 K V1=10S T2=360 K V2=l′S

由盖吕萨克定律得

解得活塞A与气缸底部的距离为

l′=12 cm

②气体II做等容变化

T1=300 K p1=p0=1×105 Pa T2=360 K

由查理定律得

解得p2=1.2×105 Pa

③以活塞B为研究对象，由受力平衡，得

解得轻杆对活塞B的拉力大小为

F=30 N