Question

（2014?浦东新区二模）如图所示，面积S=100cm2的轻活塞A将一定质量的气体封闭在导热性能良好的汽缸B内，

（2014?浦东新区二模）如图所示，面积S=100cm2的轻活塞A将一定质量的气体封闭在导热性能良好的汽缸B内，汽缸开口向上竖直放置，高度足够大．在活塞上放一重物，质量为m=20kg，静止时活塞到缸底的距离为L1=20cm，摩擦不计，大气压强为P0=1.0×105Pa，温度为27℃，g取10m/s2．（1）若保持温度不变，将重物去掉，求活塞A移动的距离；（2）若加热汽缸B，使封闭气体温度升高到177℃，求活塞A移动的距离．

Answer 1

（1）以封闭气体为研究对象，
初态压强：p₁=p₀+

mg

S

=1.0×10⁵+

20×10

100×10?4

=1.2×10⁵Pa，
初状态体积：V₁=L₁S=20S，末状态压强：p₂=p₀=1.0×10⁵Pa
气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p₁V₁=p₂V₂，
即：1.2×10⁵×20S=1×10⁵×L₂S，
解得：L₂=24cm，
活塞移动距离：d=L₂-L₁=4cm；
（2）加热气缸，气体做等压变化，由查理定律得：

V1

T1

=

V3

T3

，
即：

20S

273+27

=

L3S

273+177

，
解得：L₃=30cm，
活塞移动距离：d′=L₃-L₁=30-20=10cm；
答：（1）活塞A移动的距离为4cm；
（2）活塞A移动的距离为10cm．