Question

【題目】如圖所示，橫截面積為10 cm2的上端開口氣缸固定在水平面上，質(zhì)量不計(jì)的輕活塞a下面封閉長(zhǎng)度為30 cm的理想氣體，上面通過輕繩與質(zhì)量為2 kg重物b相連，重物b放在壓力傳感器上，氣缸和活塞a導(dǎo)熱性能良好。開始時(shí)，外界溫度為27℃，壓力傳感器顯示16 N，現(xiàn)緩慢降低溫度到－63℃。已知外界大氣壓強(qiáng)始終為P0=1×105Pa，重力加速度大小g=10m/s2.

（1）壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)的溫度；

（2）整個(gè)過程中氣體克服外界作用力所做功。

Answer 1

【答案】（1）（2）3.84J

【解析】

根據(jù)當(dāng)壓力傳感器有示數(shù)時(shí)，氣體體積不變，做等容變化，當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，氣體壓強(qiáng)不變，做等壓變化，可知，本題考查氣體的等容變化和等壓變化，根據(jù)等容變化和等壓變化的規(guī)律，結(jié)合平衡方程進(jìn)行分析求解；

（1）開始時(shí)，根據(jù)平衡條件可以得到輕繩拉力為：

則氣體壓強(qiáng)為：

當(dāng)，輕繩拉力，氣體壓強(qiáng)

此過程中氣體做等容變化，有：，其中

解得：，即；

（2）氣體從到過程，壓力傳感器示數(shù)始終為零，此過程中壓強(qiáng)不變，氣體做等壓變化，有： 解得：

則氣體克服外界做功為：。