问题
计算题
如图所示,上端开口的光滑圆形气缸竖直放置,截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。在气缸内距缸底60 cm处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压强等于大气压强为P0=1.0×105 Pa,温度为300 K。现缓慢加热汽缸内气体,当温度缓慢升高为330 K,活塞恰好离开ab;当温度缓慢升高为360 K时,活塞上升了4 cm。(g取10 m/s2)求:
(1)活塞的质量;
(2)整个过程中气体对外界做的功。
答案
解:(1)气体的状态参量为
T1=300 K,p1=1.0×105 Pa
T2=330 K,
因为V2=V1,则有
代入数据解得m=4 kg
(2)根据公式W=Fh=(P0S+mg)h
代入数据得W=17.6 J