Question

【題目】如圖為一帶有刻度的導熱性能良好的玻璃管，數值表示容積，其單位為毫升，玻璃管內有一厚度和質量均不計、截面積為2cm2的活塞，忽略活塞與玻璃管的摩擦，活塞與玻璃管的密封良好。開始時環境溫度為t1＝27℃，外界大氣壓強為p0＝1.0×105Pa，活塞處于V1＝18mL處。

（1）當玻璃管內氣體的溫度為多少時活塞處于20mL的位置？

（2）若保持環境溫度不變，在活塞上施加一水平向左的外力，外力多大時活塞處于20mL的位置？

Answer 1

【答案】（1）20mL；（2）2N。

【解析】

（1）玻璃管內氣體的溫度變化過程，氣體做等圧変化，根據蓋呂薩克定律列式求解；

（2）保持環境溫度不變，在活塞上施加一水平向左的外力，氣體做等溫變化，根據玻意耳定律列式求解。

（1）設溫度升高到T時，活塞移到20 mL的位置，根據蓋﹣呂薩克定律有：

解得：

則有：t＝60℃

（2）設拉力為F時，活塞處于20 mL的位置，此時玻璃管內氣壓為p，根據玻意耳定律有：

p0V1＝pV2

解得：

由活塞平衡條件可得：

F＝（p0﹣p）S＝（1.0×105﹣9×104）×2×10﹣4N＝2N