Question

【題目】如圖所示,透熱的氣缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體,缸體質(zhì)量M=200kg,活塞質(zhì)量m=10kg,活塞面積.活塞與氣缸壁無(wú)摩擦且不漏氣.此時(shí),缸內(nèi)氣體的溫度為27℃,活塞正位于氣缸正中,整個(gè)裝置都靜止.已知大氣壓恒為,重力加速度為.求:

(1)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng);

(2)氣缸內(nèi)氣體的溫度升高到多少時(shí),活塞恰好會(huì)靜止在氣缸缸口AB處?此過(guò)程中氣缸內(nèi)的氣體是吸熱還是放熱?

Answer 1

【答案】(1)(2)327℃，放熱

【解析】試題分析：(1) 選汽缸為研究對(duì)象，列受力平衡方程可解封閉氣體壓強(qiáng)；

(2) 缸內(nèi)氣體為等壓變化，由等壓變化方程可得溫度值。

解：(1) 以氣缸為對(duì)象(不包括活塞)列氣缸受力平衡方程:

代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出:；

(2) 當(dāng)活塞恰好靜止在氣缸缸口AB處時(shí),缸內(nèi)氣體溫度為，壓強(qiáng)為

此時(shí)仍有

根據(jù)題意知缸內(nèi)氣體為等壓變化,對(duì)這一過(guò)程研究缸內(nèi)氣體,由狀態(tài)方程得:

計(jì)算得出:

故

點(diǎn)晴：巧選研究對(duì)象，注意變化過(guò)程的不變量，同時(shí)注意攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的換算關(guān)系。