Question

【題目】如圖所示，將橫截面積S=100cm2、容積為V=5L，開口向上的導熱良好的氣缸，置于t1=－13的環境中。用厚度不計的輕質活塞將體積為V1=4L的理想氣體封閉在氣缸中，氣缸底部有一個單向閥門N。外界大氣壓強p0=1.0×105Pa，重力加速g=10m/s2，不計一切摩擦。求：

(i)將活塞用卡銷Q鎖定，用打氣筒通過閥門N給氣缸充氣，每次可將體積V0=100mL，壓強為p0的理想氣體全部打入氣缸中，則打氣多少次，才能使其內部壓強達到1.2p0；

(ii)當氣缸內氣體壓強達到1.2p0時，停止打氣，關閉閥門N，將質量為m=20kg的物體放在活塞上，然后拔掉卡銷Q，則環境溫度為多少攝氏度時，活塞恰好不脫離氣缸。

Answer 1

【答案】(i)8；(ii)52

【解析】

(1)由玻意耳定律得

其中，，n為打氣次數，代入數值解得：

(ii)初態氣體溫度為，最終穩定時，體積為，內部氣體壓強為

即拔掉卡銷后，缸內氣體壓強不變，由蓋·呂薩克定律得：，解得

則氣缸內氣體的溫度為