Question

如图所示，水平放置的气缸，I活塞的面积为10cm2，在气体温度为27℃时，被封闭气体的体积为100cm2，

若大气压强保持为105Pa，活塞所受的最大静摩擦力为5N，能使活塞移动的最低气温为？

Answer 1

楼上的分析，活塞向里运动，但是，活塞应向外运动。
因为温度越低，压强越小，假如活塞向里运动的话，那么最低气温肯定是绝对零度。
而楼上计算出的温度，应该是活塞向里运动的最高气温。

而活塞向外，也就是向右运动，需要被封闭气体的温度高，温度越高，压强越大，向右运动越容易，而使活塞移动的最低气温，就是临界点。
所以静摩擦力的方向应该是向左的。
活塞右边的p0，一定等于大气压，因为活塞右边是与大气想接的，并没有封闭。
而且我们在求活塞移动的临界点时，完全不需要考虑初始状态静摩擦力是多少，只要活塞没有移动，这就够了。
而活塞向右运动的临界受力分析：pS=f(max)+p0S ①
而p/T＝p0/T0（因为pS＞p0S=100N＞＞f(max)=5N，所以f忽略不计） ②
且t=T-273 ③
T0=273+27=300 ④
①②③④联立，再代入f(max)=5N，S=0.001m²，p0=10^5Pa
可解得，t=42℃

Answer 2

分析：
∵要求活塞移动的最低气温，则p＜p0，活塞应向里运动；
设活塞面积为S＝10cm^2＝10^(-3)m^2，p0＝10^5Pa，则
pS＋f＝p0S，即 p×1010^(-3)＋5＝10^5×10^(-3)
∴p＝9.5×10^4(Pa)
活塞移动瞬间，气体体积不变，∴p/T＝p0/T0
即 9.5×10^4/(273＋t)＝10^5/(273＋27)
∴t＝12(℃)

追问

这样算下来t应该等于42度吧？另外为何P0正好等于大气压？题目里没有这个条件吧？

追答

1、9.5×10^4/(273＋t)＝10^5/(273＋27) →9.5/(273＋t)＝10/300 →9.5/(273＋t)＝1/30
→273＋t＝9.5×30 → t＝12（℃）。你觉得我的计算错在哪一步呢？
2、图中活塞右边应该是与大气相通吧？而题目中不是有“若大气压强保持为105Pa”。这个应该是题目中的条件吧？——我是这样想的。或许不对，开学后你可再向任课老师请教。

追问

谢谢~

追答

看了“满意答案”，确实我的思考不对，见谅！希望不要受我的误导。应该采用他的答案。