Question

【题目】如图所示，竖直放置在粗糙水平面上的汽缸，汽缸里封闭一部分理想气体。其中缸体质量M =4kg，活塞质量m =4kg， 横截面积S=2×10-3m2 ，大气压强p0=1.0×105Pa，活塞的上部与劲度系数为k=4×102N/m的弹簧相连，挂在某处。当汽缸内气体温度为227℃时，弹簧的弹力恰好为零，此时缸内气柱长为L =80cm。求：

（i）当缸内气体温度为多少K时，汽缸对地面的压力为零；

（ii）当缸内气体温度为多少K时，汽缸对地面的压力为160N。（g取10m/s2 ，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦）

Answer 1

【答案】（i）250K；（ii）

【解析】

（i）初态缸内气体体积

对活塞

得

末态对气缸

得

对系统受力平衡

则

缸内气体体积

对缸内气体建立状态方程

代入数据解得

（ii）末态对气缸

得

对活塞

得x=20cm，体积

气体状态方程

，

得