问题 计算题

如图,在大气中有一水平放置的固定圆筒,它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成,各部分的横截而积分别为2S、1/2S和S。已知大气压强为p0,温度为T0。两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连,把温度为T0的空气密封在两活塞之间,此时两活塞的位置如图所示现对被密封的气体加热,使其温度缓慢上升到T若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略,此时两活塞之间气体的压强可能为多少?

答案

解:设加热前,被密封气体的压强为P1,轻线的张力为f。

因两活塞都处在静止状态,对活塞A有2P0S -2p1S+f=0 ①

对活塞B有p1S-P0S-f=0 ②

由①②式得p1= P0

 f=0 ④

即被密封气体的压强与大气压强相等,轻线处在拉直的松弛状态,

这时气体的体积V1= 2S1+S1+ S1=4S1

对气体加热时,被密封气体温度缓慢升高,两活塞一起向左缓慢移动,气体体积增大,压强保持p1不变,若持续加热,此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止,

这时气体的体积V1=4S1+S1=5S1

设此时气体的温度为T2,由盖·吕萨克定律V2∝T2,即

由③⑤⑥⑦得

由此可知,当时,气体的压强P2=P0

当T>T2时,活塞已无法移动,被密封气体的体积保持V2不变,

气体经历一等容升压过程当气体的温度为T时,设其压强为p,由查理定律p∝T,即有

即当时,气体的压强为

单项选择题 A1型题
判断题