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【如图,质量为M的导热性能极好的气缸,高为L,开口向上置于水平地面上,气缸中有横截面积为S、质量为m的光滑活塞,活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内.外界温度为t1、大气压为p0】
更新时间: 2025-08-30 06:42:04
1人问答
问题描述:

如图,质量为M的导热性能极好的气缸,高为L,开口向上置于水平地面上,气缸中有横截面积为S、质量为m的光滑活塞,活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内.外界温度为t1、大气压为p0,此时气柱高度为l,气缸和活塞的厚度均可忽略不计,重力加速度为g.

(1)用竖直向上的力作用在活塞上使气缸能离开地面,则需要施加的最小力F1多大?

(2)将气缸固定在地面上,如果气体温度保持不变,将活塞缓慢拉至气缸顶端,求在顶端处,竖直拉力F2的大小.

(3)如果外界温度由t1缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端,则此时外界温度为多少摄氏度?

李孝明回答:
  (1)用竖直向上的力作用在活塞上使气缸能离开地面,则以气缸与活塞组成的整体为研究的对象,根据共点力的平衡可得:   F1=(M+m)g   (2)设起始状态气缸内气体压强为p1,当活塞缓慢拉至气缸顶端,设气缸内气体压强为p2   由玻意耳定律得:p1lS=p2LS   在起始状态对活塞由受力平衡得:p1S=mg+p0S   在气缸顶端对活塞由受力平衡得:F+p2S=mg+p0S   解得:F2=P
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