问题
计算题
一竖直放置的、长为L的圆筒下端封闭,上端与大气(视为理想气体)相通,初始时筒内气体温度为T1。现将一可沿筒壁自由滑动的活塞从上端放进圆筒,活塞下滑过程中气体温度保持不变且没有气体漏出,平衡后圆筒内活塞上下两部分气柱长度比为l:3。若将圆筒下部气体温度降至T2,在保持温度不变的条件下将筒倒置,平衡后活塞下端与圆筒下端刚好平齐。已知T1=T2,大气压强为p0,重力加速度为g。求活塞的厚度和活塞的密度ρ。
答案
解:设圆筒横截面内圆面积为S,初始时气体压强为p0,体积为V0=LS
活塞下滑后圆筒下部气体压强为p1=p0+ρgd
体积为V1=(L-d)S
圆筒倒置后,筒内气体压强为p2=p0-ρgd
体积为V2=(L-d)S
由理想气体状态方程有:p0LS=(p0+ρgd)×(L-d)
d=L,ρ=