如图所示的气缸B中由活塞A封闭了一定质量的理想气体.A的质量m A =10kg,B的质量m B =20kg,A的横截面积S
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(2013?普陀区二模)如图所示的气缸B中由活塞A封闭了一定质量的理想气体,A可在B中无摩擦地滑动.A、B的~
(1)以整体为研究对象,分析受力:总重力mAg+mBg,地面对对B的支持力N1′,大气压力抵消,则由平衡条件得知:N1′=mAg+mBg=(10+20)×10 N=300N,由牛顿第三定律得:B对地的压力N1=N1′=mAg+mBg=(10+20)×10 N=300N (2)同理,得到A对地的压力N2=mAg+mBg=(10+20)×10 N=300N 当B中气体的温度t1=27℃时, 以活塞A为研究对象,则得:p1S+mAg=p0S,得p1=p0-mAgS=(105-10×1050×10?4) Pa=0.8×105Pa,T1=(273+27)K=300K当B中气体温度为t2时, 气缸B为研究对象,根据平衡条件得 p0S+mBg=p2S,得 p2=p0+mBgS=(105+20×1050×10?4) Pa=1.4×105Pa 根据查理定理得 p1T1=p2T2得T2=P2P1T1=1.4×1050.8×105×300K=525K故t2=T2-273=252℃答:(1)B对地的压力N1的大小是300N;(2)A对地的压力N2的大小是300N,气体温度t2是252℃.
(a)以气缸为对象(不包括活塞)列气缸受力平衡方程:p1S=mg+p0S 解之得:p1=3×105Pa (b)当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时,缸内气体温度为T2,压强为p2此时仍有p2S=Mg+p0S,由题意知缸内气体为等压变化,对这一过程研究缸内气体,由状态方程得:S×0.5lT1=S×lT2所以 T2=2T1=600K 故 t2=(600-273)℃=327℃答(a)缸内气体的压强3×105Pa (b)缸内气体的温度升高到多少327°C时,活塞恰好会静止在气缸缸口处
(1)以活塞A和气缸B整体为研究对象,由平衡条件得: 地面对B的支持力N 1 ′=m A g+m B g=(10+20)×10 N=300N 根据牛顿第三定律得,B对地的压力N 1 =N 1 ′=300N (2)同理得 N 2 =m A g+m B g=(10+20)×10 N=300N 初态:p 1 =p 0 -
末态:p 2 =p 0 +
根据查理定律得
则得 T 2 =
∴t 2 =700-273=427℃ 答: (1)此时B对地的压力N 1 的大小是300N. (2)当B中理想气体温度为t 2 时,B与地面接触但对地的压力为零,此时A对地的压力N 2 的大小是300N,气体温度t 2 是427℃. |