Question

【题目】如图所示，上端开口的光滑圆形汽缸竖直放置，截面积为20cm2的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内．在气缸内距缸底60cm处设有卡环ab，使活塞只能向上滑动，开始时活塞搁在ab上，缸内气体的压强等于大气压强p0=1.0×105Pa，温度为27℃。现缓慢加热气缸气体，当温度缓慢升高到57℃，活塞恰好离开ab，继续加热缓慢升高到90℃。（g取10m/s2）求：

（i）活塞的质量；

（ii）整个过程中气体对外界做的功。

Answer 1

【答案】（i）m=2kg （ii）13.2J

【解析】（i）活塞刚要离开ab时，对活塞p2S＝p0S+mg
解得：p2＝p0+mg/S＝1.0×105+
气体的状态参量为：T1＝300K，p1＝1.0×105pa

T2＝330K，p2=(1.0×105+)pa
因为V1=V2，所以
代入数据解得：m=2kg．
（ii）气体的状态参量为：T3＝273+90＝363K，

p2＝p3＝(1.0×105+)pa=1.1×105pa

因为p2=p3，所以，即：
代入数据解得：h3＝66cm，