选修3-3计算题

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如图所示,内壁光滑的气缸竖直放置,在距气缸底部处有一与气缸固定连接的卡环,活塞与气缸底部之间封闭了一定质量的气体。当气体的温度T1=300K、大气压强时,活塞与气缸底部之间的距离,已知活塞面积为50cm2,不计活塞的质量和厚度。现对缸内气体加热,使活塞缓慢上升,当温度上升至时,求:

①封闭气体此时的压强;

②该过程中气体对外做的功。


答案解析:

解:①对活塞进行受力分析:pS=p0S   得:p=p0=1.0×105Pa

设活塞上升到卡环处时气体温度为T,体积为lS初状态体积l0S,温度为T1

则得:T=360K<T2=540K

气体还将进行等容变化,初状态压强为p0,温度为T,末状态压强为P2,温度为T2

则得:p2=1.5×105Pa

②该封闭气体仅在等压膨胀过程中对外做功,则:W=FS=p0S(l-l0)=30J


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