Question

【題目】如圖所示，內壁光滑的導熱氣缸固定在水平面上，橫截面積S＝0.01m2，質量可忽略的光滑活塞與氣缸之間封閉了一定質量的理想氣體，外界溫度為300K時，缸內壓強p1＝1.0×105Pa，氣柱長L0＝0.6m。現用F＝500N的拉力緩慢向上拉活塞，已知氣缸內高為H＝1.5m，大氣壓強p0＝1.0×105Pa。

（i）求活塞靜止時，氣柱長度為多少?

（ii）保持拉力不變，當外界溫度為多少時，拉力恰好可以把活塞拉出?（假設大氣壓強不變）

Answer 1

【答案】（i）1.2m；（ii）保持拉力不變，當外界溫度為375K時，拉力恰好可以把活塞拉出。

【解析】

（i）狀態1：壓強p1=1.0×105Pa，體積V1=L0S，T1=300K，狀態2：Pa，V2=L2S，T2=300K

根據玻意耳定律可得：

解得：L2=1.2m

（ii）狀態3：p3=0.5×105Pa，V3=HS，T2=？，

從2到3，根據蓋-呂薩克定律可得：

解得：T3=375K。