如图所示,圆柱形气缸质量10kg,倒置在水平地面上,气缸内封有一定质量的空气,缸壁厚度可不计.缸内光滑活塞的质量为5kg,截面积为50cm2.当缸内气体温度为27℃时,活塞与地面相接触

问题描述:

如图所示,圆柱形气缸质量10kg,倒置在水平地面上,气缸内封有一定质量的空气,缸壁厚度可不计.缸内光滑活塞的质量为5kg,截面积为50cm2.当缸内气体温度为27℃时,活塞与地面相接触但对地恰好无压力.当缸内气体温度是多少℃时,气缸壁对地面无压力?(大气压强P0=1.0×105Pa)

(1)T1=300 K…①
时活塞对地面无压力
对活塞:P1S+mg=P0S
P1=P0-

mg
s
=0.9×105Pa …②
(2)当温度升为T2时气缸对地面无压力,
对气缸:P2S=P0S+Mg           
对缸内气体:等容变化,由查理定律得:
P2
T2
=
P1
T1

①②③④联立求解得:T2=400K   即:t2=127℃
答:(1)活塞对地面无压力时气体压强为0.9×105Pa;
(2)气缸恰对地面无压力时,气体的温度为127℃