Question

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

(1)缸內氣體的壓強;

(2)氣缸內氣體的溫度升高到多少時,活塞恰好會靜止在氣缸缸口AB處?此過程中氣缸內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) 選汽缸為研究對象，列受力平衡方程可解封閉氣體壓強；

(2) 缸內氣體為等壓變化，由等壓變化方程可得溫度值。

解：(1) 以氣缸為對象(不包括活塞)列氣缸受力平衡方程:

代入數據計算得出:；

(2) 當活塞恰好靜止在氣缸缸口AB處時,缸內氣體溫度為，壓強為

此時仍有

根據題意知缸內氣體為等壓變化,對這一過程研究缸內氣體,由狀態(tài)方程得:

計算得出:

故

點晴：巧選研究對象，注意變化過程的不變量，同時注意攝氏溫度與熱力學溫度的換算關系。