解题思路:①首先计算出倒置前后被封闭气体的压强,该过程是等温变化,由玻意耳定律即可求得倒置后的气柱长度.
②在温度升高的过程中,被封闭的气体的压强不变,由盖吕萨克定律即可求得最终温度.
①将气缸状态1缓慢竖起到倒置状态2的过程等温变化,设活塞的横截面为S,其状态参量分别为:
状态1:P1=Po+[mg/s]=1×105+0.2×105=1.2×105Pa V1=L1S
状态2:P2=P0-[mg/s]=1×105-0.2×105=0.8×105Pa V2=L2S
由等温变化有:P1V1=P2V2
即为:P1L1=P2L2
代入数据解得:L2=15cm
②由状态2到状态3为等压变化,状态2 的温度为:T2=T1=(273+27)K=300K
状态3的状态参量为:V3=L3S T3=?
由等压变化有:
V2
T2=
V3
T3
解得:T3=
V3
V2T2=
L3
L2T2=
25
15×300=500K
答:①求气缸倒置后封闭气柱的长度为156cm.
②气缸倒置后,使封闭气体温度升至500K时,活塞刚好接触平台(活塞摩擦不计).
点评:
本题考点: 理想气体的状态方程.
考点点评: 利用理想气体状态方程解答问题时,首先要正确的确定状态和分析状态参量,选择合适的定律进行解答,对压强的确定,有时要借助于受力平衡或牛顿第二定律进行解答.