Question

气缸长L=1m，固定在水平面上，气缸中有横截面积S=100cm²的光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，当温度t=27℃，大气压强P =1×10 ⁵ Pa时，气柱长L=0.4m．现缓慢拉动活塞，拉力最大值F=500N，求：
（1）温度保持不变，能否将活塞从气缸中拉出？
（2）要使活塞从气缸中拉出，气缸中气体温度至少应多少℃？

Answer 1

【答案】分析：对活塞进行受力分析，运用平衡知识解决问题．
根据气体状态方程和已知的变化量去计算其它的物理量．
解答：解：（1）L₁=0.4m，P₁=P=1×10⁵PaT₁=273+27=300K
设L有足够长，F达最大值时活塞仍在气缸内．
设此时气柱长L₂，气体压强P₂，活塞受力平衡P₂S+F=PS?P₂=P-=1×10⁵-=0.5×10⁵Pa．
根据气态方程（T₁=T₂） P₁SL₁=P₂SL₂
L₂==0.8m
∴L₂＜L 所以不能将活塞拉出    
（2）保持F最大值不变，温度升高活塞刚到缸口时 L₃=1m，P₃=P₂，
，

t₃=375-273=102℃
答：（1）温度保持不变，不能将活塞从气缸中拉出．
（2）要使活塞从气缸中拉出，气缸中气体温度至少应102℃．
点评：能用静力学观点确解决问题．
要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化．