Question

【題目】如圖所示，一個內壁光滑的導熱氣缸豎直放置，內部封閉一定質量的理想氣體，周圍環境溫度為27 ℃，現將一個質量為2 kg的活塞緩慢放置在氣缸口，活塞與氣缸緊密接觸且不漏氣。已知活塞面積為4.0× 10－4 m2，大氣壓強為1.0 ×105 Pa，g取10 m/s2，氣缸高為0.3 m。

（1）求活塞靜止時氣缸內氣體的體積；

（2）現在活塞上放置一個2 kg的砝碼，再讓周圍環境溫度緩慢升高，要使活塞再次回到氣缸頂端，則環境溫度應升高到多少攝氏度？

Answer 1

【答案】（i）8×10-5m3 （ii）327 ℃

【解析】試題分析： （i）氣缸內的封閉氣體等溫變化。將活塞放置在氣缸口時，封閉氣體的壓強p1=1．0×105Pa，體積V1=Sh=1．2×10-4m3

活塞靜止時，氣缸內封閉氣體的壓強p2=p0+=1．5×105Pa

根據玻意耳定律有p1V1=p2V2

解得V2==8×10-5m3

（ii）放置砝碼后，活塞再次靜止時，封閉氣體的壓強

p'2=p0+=2．0×105Pa

環境溫度緩慢升高，活塞再次回到氣缸頂端時，根據查理定律有

解得T2=="600" K

故此時環境溫度為t=（600-273） ℃="327" ℃