Question

如圖8-2-13所示，圓柱形汽缸倒置在水平粗糙地面上，汽缸內(nèi)被活塞封閉有一定質(zhì)量的空氣.汽缸質(zhì)量為M=10 kg，缸壁厚度不計(jì)，活塞質(zhì)量m=5.0 kg，其橫截面積S=50 cm²，與缸壁摩擦不計(jì).在缸內(nèi)氣體溫度為27℃時(shí)，活塞剛好與地面接觸并對(duì)地面無(wú)壓力.現(xiàn)設(shè)法使缸內(nèi)氣體溫度升高，問(wèn)當(dāng)缸內(nèi)氣體溫度升高到多少攝氏度時(shí)，汽缸對(duì)地面恰好無(wú)壓力？（大氣壓強(qiáng)p₀=10⁵ Pa，g取10 m/s²）

圖8-2-13

Answer 1

解析：當(dāng)溫度T₁=273+27=300 K時(shí)，活塞對(duì)地面無(wú)壓力，列平衡方程：p₁S+mg=p₀S

解得p₁=p₀-=10⁵ Pa-=0.9×10⁵ Pa

若溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，汽缸恰對(duì)地面無(wú)壓力時(shí)，列平衡方程：p₂S=p₀S+Mg

解得p₂=p₀+Mg/S=10⁵ Pa+=1.2×10⁵ Pa

根據(jù)查理定律：

∴t=127 ℃.

答案：127 ℃