Question

11．如圖所示，氣缸放置在水平平臺(tái)上，活塞質(zhì)量為10kg，橫截面積50cm²，厚度1cm，氣缸全長(zhǎng)21cm，氣缸質(zhì)量20kg，大氣壓強(qiáng)為1×10⁵Pa，當(dāng)溫度為7℃時(shí)，活塞封閉的氣柱長(zhǎng)10cm，若保持溫度不變將氣缸倒過來(lái)放置時(shí)，活塞下方的空氣能通過平臺(tái)上的缺口與大氣相通．g取10m/s²．求：
（1）氣柱多長(zhǎng)？
（2）從微觀角度解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因．

Answer 1

分析 （1）氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律可以求出空氣柱的長(zhǎng)度；
（2）應(yīng)用分子動(dòng)理論分析答題．

解答 解（1）開始封閉氣體的壓強(qiáng)p₁=p₀+$\frac{mg}{S}$=1×10⁵+$\frac{10×10}{50×1{0}^{-4}}$=1.2×10⁵Pa，
氣缸倒過來(lái)后，氣體的壓強(qiáng)p₂=p₀-$\frac{mg}{S}$=1×10⁵-$\frac{10×10}{50×1{0}^{-4}}$=0.8×10⁵Pa，
氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得：p₁L₁S=p₂L₂S，
解得：L₂=15cm；
（2）氣缸倒置后，氣體體積變大，分子數(shù)密度減小，單位時(shí)間內(nèi)與器壁碰撞的分子數(shù)減少，
氣體溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，分子撞擊器壁時(shí)的作用力不變，器壁單位面積受到的壓力減小，氣體壓強(qiáng)減�。�
答：（1）氣柱長(zhǎng)度為15cm．
（2）如上所述．

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)用玻意耳定律與分子動(dòng)理論即可正確解題，本題的解題關(guān)鍵是求出各狀態(tài)的氣體壓強(qiáng)；要會(huì)應(yīng)用分子動(dòng)理論解釋氣體變化現(xiàn)象．