如圖所示,質(zhì)量為m的活塞可以在開口的氣缸中無摩擦滑動(dòng),已知?dú)飧椎臋M截面積為S、深度為H.當(dāng)氣缸開口豎直向上放在水平的地面上時(shí),活塞距離氣缸底部的距離為H/2;將氣缸向右轉(zhuǎn)過90°后,活塞距氣缸底部的距離為3H/4.此過程中大氣壓強(qiáng)和封閉在氣缸中氣體的溫度保持初始的T不變,求:
(1)此時(shí)的大氣壓強(qiáng)為多大?
(2)要使將氣缸向右轉(zhuǎn)過90°后,活塞距氣缸底部的距離仍為H/2,那么應(yīng)使封閉在氣缸中氣體的溫度變?yōu)槎啻螅?/div>
分析:(1)當(dāng)氣缸豎直放置時(shí),對活塞為研究對象,對活塞受力分析可以求得封閉氣體的壓強(qiáng)的大小,根據(jù)玻意耳定律課求得大氣的壓強(qiáng);
(2)以封閉的氣體為研究對象,找出氣體變化前后的狀態(tài)參量,利用氣體的狀態(tài)方程計(jì)算可以求得氣缸中氣體的溫度.
解答:解:(1)對于封閉的氣體,氣體的溫度不變,
P1=P0+
mg
s
     V1=
1
2
HS
P2=P0         V2=
3
4
HS
根據(jù)玻意耳定律可得,
P1V1=P2V2,
即(P0+
mg
s
)?
1
2
HS=P0?
3
4
HS
解得,P0=
2mg
S

(2)對于氣體最初的狀態(tài)和最后的狀態(tài),氣體的體積不變,
P1=P0+
mg
s
=
3mg
S
      T1=T
P3=P0=
2mg
S
          T3=?
根據(jù)查理定律可得,
P1
T1
=
P3
T3

所以T3=
P3
P1
?T1=
2
3
T
答:(1)大氣壓強(qiáng)為
2mg
S
;
(2)氣缸中氣體的溫度變?yōu)?span id="xtvf1b9" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
2
3
T.
點(diǎn)評:分析得出氣體的狀態(tài)參量,直接計(jì)算即可,比較簡單.
練習(xí)冊系列答案
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