Question

如圖所示，氣缸放置在水平臺(tái)上，活塞質(zhì)量為5kg，截面積為25cm²，厚度不計(jì)，氣缸全長(zhǎng)25cm，大氣壓強(qiáng)為1×10⁵pa，當(dāng)溫度為27℃時(shí)，活塞封閉的氣柱長(zhǎng)10cm，若保持氣體溫度不變，將氣缸緩慢豎起倒置．g取l0m/s²．   
（1）氣缸倒置過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是______
A．單位時(shí)間內(nèi)氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)增多
B．單位時(shí)間內(nèi)氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)減少
C．吸收熱量，對(duì)外做功
D．外界氣體對(duì)缸內(nèi)氣體做功，放出熱量
（2）求氣缸倒置后氣柱長(zhǎng)度；
（3）氣缸倒置后，溫度升至多高時(shí)，活塞剛好接觸平臺(tái)（活塞摩擦不計(jì)）？

Answer 1

【答案】分析：（1）氣缸倒置過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)減小，體積變大，由此可分析氣體的狀態(tài)的變化和內(nèi)能的變化；
（2）氣體做的是等溫變化，根據(jù)氣體的狀態(tài)方程可以求得氣體的長(zhǎng)度；
（3）氣體做的是等壓變化，根據(jù)氣體的狀態(tài)方程可以求得氣體的溫度大小．
解答：解：（1）AB、氣缸倒置，氣體的壓強(qiáng)減小，體積變大，分子的密度減小，單位時(shí)間內(nèi)氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)減少，所以B正確，A錯(cuò)誤；
CD、氣體的體積變大，對(duì)外做功，由于變化過(guò)程中，氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體要吸熱，所以C正確，D錯(cuò)誤．
（2）對(duì)于封閉的氣體，氣缸倒置的過(guò)程是等溫變化：
P₁=P_o+=1.2×10⁵Pa
P₂=Po-=0.8×10⁵Pa，
P₁L₁=P₂L₂
解得L₂=15cm
（3）活塞剛好接觸平臺(tái)時(shí)，氣體做的是等壓變化：
T₂=（273+27）K=300K     L₂=15cm，
L₃=25cm
根據(jù)氣體狀態(tài)方程 =，
可得 T₃=T₂=T₂=500K
即溫度為 t=227℃
答：（1）BC
（2）氣缸倒置后氣柱長(zhǎng)度為15cm；
（3）氣缸倒置后，溫度升至227℃時(shí)，活塞剛好接觸平臺(tái)．
點(diǎn)評(píng)：根據(jù)氣體的兩次變化的過(guò)程，找出氣體的狀態(tài)參量，分別列示計(jì)算即可，難度不大．