Question

【题目】如图所示，内壁光滑的固定导热气缸竖直放置，内部横截面积为S，上部A、B间有多个教宽缝隙与外部相通，缝隙下端B与气缸底部D的距离为H。现用一质量为m，厚度不计的活塞封闭一定量的气体，稳定时活塞所处位置C距气缸底部D的距离为。已知此时封闭气体的热力学温度为T0，外部的大气压强为P0，当地重力速度为g。现对封闭气体缓慢加热，求：

①随着封闭气体温度升高，活塞会缓慢上升，活塞刚上升到B点时封闭气体的热力学温度多大；

②继续缓慢加热一段时间，封闭气体温度达2 T0时停止加热，再经一段时间后封闭气体恢复至原来的温度T0，此时若将活塞缓慢拉离气缸，拉离过程中封闭气体的温度看做不变，至少应施加多大的拉力。

Answer 1

【答案】（1） （2）

【解析】

解：①活塞会缓慢上升过程中封闭气体压强不变，根据盖吕萨克定律可得：

解得封闭气体的热力学温度：

②刚停止加热时，则有：

将活塞缓慢拉离气缸至处时所需拉力最大，则有：

由查理定律可得：

联立可得应施加多大的拉力：