Question

【題目】如圖所示，汽缸開口向下豎直放置，汽缸的總長度為L=0.8m，開始時，厚度不計的活塞處于處，現(xiàn)將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)動過程中汽缸不漏氣），直到開口向上豎直放置，穩(wěn)定時活塞離汽缸底部的距離為，已知汽缸的橫截面積S=20cm2，環(huán)境溫度為T0=290K保持不變，大氣壓強p0=1.02×105Pa，重力加速度g取10m/s2。

（1）求活塞的質(zhì)量；

（2）緩慢加熱汽缸內(nèi)的氣體至活塞離汽缸底部的距離為，求此時氣體的溫度及此過程中氣體對外做的功。

Answer 1

【答案】（1）6.8kg；（2）580K， 54.4J

【解析】

（1）對活塞受力分析，根據(jù)平衡得

初狀態(tài)氣體壓強：①

末態(tài)氣體壓強：②

由玻意耳定律得：

③

①②③聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得：m=6.8kg

（2）緩慢加熱汽缸內(nèi)的氣體至活塞離汽缸底部的距離為，此過程氣體壓強不變，

由蓋-呂薩克定律得：

解得：T=2T0=580K

此過程氣體對外做功為：W=P2△V=（P0+）（）=（）×J=54.4J