Question

【題目】如圖所示，汽缸放置在水平桌面上，開口向上，用活塞將一定質量理想氣體封閉在汽缸內，活塞距缸底=10cm，氣體溫度t1=17oC。加熱缸內氣體至溫度t2時，活塞距，缸底=12cm。已知活塞橫截面積S=2×10-3m2，大氣壓強=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2，活塞與汽缸壁無摩擦且不漏氣，活塞重力忽略不計。

(1)求溫度t2；

(2)保持氣體溫度為t2，將一鐵塊放在活塞上，再次穩定后活塞回到初始位置，求鐵塊質量m。

Answer 1

【答案】(1) 75℃；(2)4kg

【解析】

(1)氣體被加熱過程中壓強不變，由蓋呂薩克定律可得

初態：l1=10cm，T1=（t1+273）=（17+273）K=290K
末態：l2=12cm，T2=？

解得

T2=348K

故

t2=T2-273K=75℃

(2)設活塞再次穩定后氣體壓強p
由平衡條件可知

mg+p0S=pS

由玻意耳定律可知

p0l2S=pl1S

其中l1=10cm，l2=12cm
聯立解得

m=4kg