Question

（2005?虹口區(qū)二模）如圖甲所示，一氣缸豎直倒放，氣缸內有一質量不可忽略的活塞，將一定質量的理想氣體封閉在氣缸內，活塞與氣缸壁無摩擦，在27℃時氣體處于平衡狀態(tài)．已知活塞重為10N，活塞的面積S=100cm²，大氣壓強P₀=1×10⁵Pa．現(xiàn)讓氣缸壁與水平面成60°，并保持氣體體積不變，在達到平衡時：
（1）此時氣體的壓強為多大？
（2）此時氣體的溫度變化了幾度？

Answer 1

分析：（1）以活塞為研究對象，根據(jù)平衡條件分別求出狀態(tài)變化前后封閉氣體的壓強．
（2）氣體體積不變，發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律列式，求解后來氣體的溫度，即可得到溫度的變化量．

解答：解：（1）甲圖：對活塞，由平衡條件得
     P₁S+mg=P₀S，
得P₁=P₀-

mg

S

=1×10⁵Pa-

10

100×10-4

Pa=99×10³Pa    
乙圖：對活塞，由平衡條件得
   P₂S+mgsin60°=P₀S，
得P₂=P₀-

mg

S

sin60°=1×10⁵Pa-

10× 3 2

100×10-4

Pa=99.13×10³ Pa=9.913×10⁴ Pa

（2）初態(tài)：T₁=（273+27）K=300K，
根據(jù)查理定律得
   

P1

T1

=

P2

T2

則得 T₂=

P2

P1

T1
代入解得，T₂=300.39K
所以氣體的溫度升高了0.39度．
答：
（1）此時氣體的壓強為9.913×10⁴ Pa．
（2）此時氣體的溫度升高了0.39度．

點評：本題的解題關鍵是求封閉氣體的壓強，往往以與氣體接觸的活塞或水銀柱為研究對象，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律求封閉氣體的壓強．