Question

【題目】如圖所示，完全相同的導熱活塞A、B用輕桿連接，一定質量的理想氣體被活塞A、B分成I、II兩部分，封閉在導熱性能良好的氣缸內，活塞A與氣缸底部的距離=10 cm。初始時刻，氣體II的壓強與外界大氣壓強相同，溫度T1=300 K。已知活塞A、B的質量均為m=1 kg，橫截面積均為S=10 cm2，外界大氣壓強p0=1×105 Pa，取重力加速度g=10 m/s2，不計活塞與氣缸之間的摩擦且密封良好。現將環境溫度緩慢升高至T2=360 K，求此時：

①活塞A與氣缸底部的距離；

②氣體II的壓強；

③輕桿對活塞B作用力的大小。

Answer 1

【答案】①12 cm ②1.2×105 Pa ③30 N

【解析】①氣體I做等壓變化

T1=300 K V1=10S T2=360 K V2=l′S

由蓋呂薩克定律得

解得活塞A與氣缸底部的距離為

l′=12 cm

②氣體II做等容變化

T1=300 K p1=p0=1×105 Pa T2=360 K

由查理定律得

解得p2=1.2×105 Pa

③以活塞B為研究對象，由受力平衡，得

解得輕桿對活塞B的拉力大小為

F=30 N