Question

如图8-2-14所示，圆柱形气缸倒置在水平粗糙地面上，气缸内被活塞封闭有一定质量的空气，气缸质量为M="10" kg，缸壁厚度不计，活塞质量m="5.0" kg，其圆面积S="50" cm²，与缸壁摩擦不计.在缸内气体温度为27 ℃时，活塞刚好与地面接触并对地面无压力.现设法使缸内气体温度升高，问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，气缸对地面恰好无压力？（大气压强p₀=10⁵ Pa，g取10 m/s²)

图8-2-14

Answer 1

127 ℃.

根据已知条件，分别对活塞和气缸作受力分析，列平衡方程，结合查理定律进行计算.
当温度T₁="273+27=300" K时，活塞对地面无压力，列平衡方程：
p₁S+mg=p₀S
解得p₁=p₀-=10⁵ Pa- Pa=0.9×10⁵ Pa
若温度升高，气体压强增大，气缸恰对地面无压力时，列平衡方程：
p₂S=Mg+p₀S
解得p₂=p₀+=10⁵ Pa+ Pa=1.2×10⁵ Pa
根据查理定律：
=
=
t="127" ℃.