Question

6．如圖所示，固定在水平地面上的氣缸，用一個不漏氣的活塞封閉了一定質量理想氣體，活塞可以無摩擦地移動，活塞的面積S=100cm²．活塞與在另一水平平臺上的物塊A用水平輕桿連接，在平臺上有另一物塊B，A、B的質量均為m=12.5kg，物塊與平臺間的動摩擦因數(shù)μ=0.8，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．兩物塊間距d=5c m．開始時活塞距缸底L₁=10cm，缸內氣體壓強P_l等于外界大氣壓強P₀，溫度t₁=27℃．現(xiàn)對氣缸內的氣體緩慢加熱．（P₀=1.0×10⁵Pa，g=10m/s²）求
①使物塊A剛開始移動時，氣缸內的溫度為多少K；
②使物塊B剛開始移動時，氣缸內的溫度為多少K．

Answer 1

分析 ①根據(jù)題意求出氣體的狀態(tài)參量，應用查理定律可以求出氣體的溫度；
②根據(jù)題意求出氣體的狀態(tài)參量，應用理想氣體狀態(tài)變化過程可以求出氣體的溫度．

解答 解：①氣體的初狀態(tài)參量：p₁=p₀=1.0×10⁵Pa，V₁=L₁S，T₁=273+27=300K，
物體A開始移動前氣體做等容變化，此時氣體的壓強：p₂=p₀+$\frac{μmg}{S}$，
由查理定律得：$\frac{{p}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{2}}{{T}_{2}}$，解得：T₂=330K；
②物塊B剛要移動時氣體壓強：p₃=p₀+$\frac{2μmg}{S}$，氣體體積：V₃=（L₁+d）S，
由理想氣體狀態(tài)方程得：$\frac{{p}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{3}{V}_{3}}{{T}_{3}}$，解得：T₃=540K；
答：①使物塊A剛開始移動時，氣缸內的溫度為330K；
②使物塊B剛開始移動時，氣缸內的溫度為540K．

點評 本題考查了求氣體的問題，本題是熱學與力學相結合的綜合題，分析清楚氣體的狀態(tài)變化過程是解題的關鍵，應用查理定律與力學氣體狀態(tài)參量可以解題．