Question

如圖所示，導熱良好的薄壁氣缸放在光滑水平面上，用橫截面積為S＝1.0×10^－2m2的光滑薄活塞將一定質量的理想氣體封閉在氣缸內，活塞桿的另一端固定在墻上．外界大氣壓強p₀＝1.0×10⁵Pa。當環境溫度為27℃時，密閉氣體的體積為2.0×10^－3m3。

①當環境溫度緩慢升高到87℃時，氣缸移動了多少距離？
②如果環境溫度保持在87℃，對氣缸施加水平作用力，使缸內氣體體積緩慢地恢復到原來數值，這時氣缸受到的水平作用力多大？

Answer 1

① 氣缸移動的距離為△l =4×10^-2m  ②200N   

試題分析：① 氣體等壓變化過程有：  =2.4×10^-3m³  
氣缸移動的距離為△l=(V₂-V₁)/S=4×10^-2m  
②氣體是等溫變化    p₂v₂ = p₃v₃    p₃= p₂v₂/v₃ =1.2×10⁵P_a       
p₃S= p₀S+F   (p₃- p₀)S=200N   
點評：正確使用氣體狀態方程，并根據題目給出的條件求出氣體狀態參量，根據狀態方程求解即可．