Question

如图所示，薄壁光滑导热良好的气缸放在光滑水平面上，当环境温度为10℃时，用横截面积为1.0×10^-2m²的活塞封闭体积为2.0×l0^-3m³的理想气体，活塞另一端固定在墙上．外界大气压强为1.0×10⁵Pa．
（1）当环境温度为37℃时，气缸自由移动了多少距离？
（2）如果环境温度保持在37℃，对气缸作用水平力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值，这时气缸受到的水平作用力多大？

Answer 1

分析：（1）气体等压变化，根据盖-吕萨克定律列式求解；
（2）气体等温变化，根据玻意耳定律列式求解．

解答：解：（1）气体等压变化有：

V1

T1

=

V2

T2

解得：V2=

T2

T1

V1=

310

283

×2×10-3m3=2.2×10-3m3
气缸移动的距离为：△l=

V2-V1

S

=

0.2×10-3

1.0×10-2

m=2×10-2m  
（2）从状态1→3气体等容变化：

P1

T1

=

P3

T3

解得：P3=

T3P1

T1

=

310×1.0×105

283

Pa=1.1×105Pa 
根据平衡条件，有：P₃ S=P₀ S+F      
故：F=（P₃-P₀ ）S=1×10⁴×10^-2N=100N  
答：（1）当环境温度为37℃时，气缸自由移动了2×10^-2m距离；
（2）气缸受到的水平作用力100N．

点评：本题关键找出封闭气体的已知状态参量，然后选择恰当的气体实验定律列式求解．