Question

如圖所示，圓柱形氣缸質(zhì)量10kg，倒置在水平地面上，氣缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的空氣，缸壁厚度可不計．缸內(nèi)光滑活塞的質(zhì)量為5kg，截面積為50cm²．當缸內(nèi)氣體溫度為27℃時，活塞與地面相接觸但對地恰好無壓力．當缸內(nèi)氣體溫度是多少℃時，氣缸壁對地面無壓力？（大氣壓強P₀=1.0×10⁵Pa）

Answer 1

分析：（1）抓住題目中的突破口“當缸內(nèi)氣體溫度為27℃時，活塞剛好與地面相接觸，但對地面無壓力，以活塞為研究對象，受力分析，利用平衡即可求出此時封閉氣體的壓強；
（2）現(xiàn)使缸內(nèi)氣體溫度升高，當氣缸恰對地面無壓力時，以氣缸為研究對象，可求出升溫后封閉氣體的壓強，然后一封閉氣體為研究對象，等容變化，利用查理定律就可求出氣體溫度．

解答：解：（1）T₁=300 K…①
時活塞對地面無壓力
對活塞：P₁S+mg=P₀S
P₁=P₀-

mg

s

=0.9×105Pa …②
（2）當溫度升為T₂時氣缸對地面無壓力，
對氣缸：P₂S=P₀S+Mg           
對缸內(nèi)氣體：等容變化，由查理定律得：

P2

T2

=

P1

T1

①②③④聯(lián)立求解得：T₂=400K   即：t₂=127℃
答：（1）活塞對地面無壓力時氣體壓強為0.9×10⁵Pa；
（2）氣缸恰對地面無壓力時，氣體的溫度為127℃

點評：在求解被封閉氣體壓強時，往往結(jié)合力學知識進行求解，注意將力學知識和熱學知識的聯(lián)系，加強所學知識的綜合應用