Question

如圖所示，氣缸放置在水平平臺上，活塞質(zhì)量為10kg，橫截面積50cm²，厚度1cm，氣缸全長21cm，氣缸質(zhì)量20kg，大氣壓強為1×10⁵Pa，當溫度為7℃時，活塞封閉的氣柱長10cm，若將氣缸倒過來放置時，活塞下方的空氣能通過平臺上的缺口與大氣相通．g取10m/s²求：
（1）氣柱多長？
（2）當溫度多高時，活塞剛好接觸平臺？
（3）當溫度多高時，缸筒剛好對地面無壓力．（活塞摩擦不計）．

Answer 1

（1）1→2等溫變化：P₁=P₀+

mg

s

=1.2×10⁵Pa
P₂=P₀-

mg

s

=0.8×10⁵Pa                     
P₁L₁=P₂L₂
解得，L₂=15cm                                 
（2）2→3等壓變化：T₂=T₁=（273+7）K=280K
因L₂=15cm，L₃=20cm                              
由

L2S

T2

=

L2S

T3

解得，T₃=373K                  
（3）3→4等容變化：P₄=P₀+

Mg

s

=1.4×10⁵Pa       
P₃=P₂=0.8×10⁵Pa   
由

P3

T3

=

P4

T4

解得，T₄=653K               
答：（1）氣柱15cm；
（2）當溫度373K時，活塞剛好接觸平臺；
（3）當溫度653K時，缸筒剛好對地面無壓力．