- 盖—吕萨克定律(等压定律)
- 共127题
如图所示,汽缸内封闭有一定质量的理想气体,当时温度为0℃,大气压为1 atm(设其值为105 Pa)、汽缸横截面积为500 cm2,活塞重为5 000 N。则:
(1)汽缸内气体压强为多少?
(2)如果开始时内部被封闭气体的总体积为,汽缸上部体积为
,并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞,使之只能在汽缸内运动,所有摩擦不计。现在使汽缸内的气体加热至273℃,求汽缸内气体压强又为多少?
正确答案
解:(1)由受力平衡可知:P1=P0+=1.0×105+
=2.0×105 Pa
(2)缸内气体先做等压变化,活塞将运动到卡环处就不再运动,设此时温度为T1有:
所以:
接下来继续升温,汽缸内气体将做等体积变化,设所求压强为P2,故有:
代入可得:=3.2×105 Pa
一个内壁光滑的圆柱形气缸,质量为M,高度为L,底面积为S。缸内有一个质量为m的活塞,封闭了一定质量的理想气体,不计活塞厚度。温度为t0时,如果用绳子系住活塞将气缸悬挂起来,如图甲所示,气缸内气体柱的高为L1,如果用绳子系住气缸底,将气缸倒过来悬挂起来,如图乙所示,气缸内气体柱的高为L2,设两种情况下气缸都处于竖直状态,求:
(1)当时的大气压强;
(2)为保证图乙情况下,活塞不从气缸中脱落,缸内气体温度的变化范围。
正确答案
解:(1)p1=p0-
p2=p0-
p1L1S=p2L2S
所以(p0-)L1S=(p0-
)L2S
可解得p0=
(2)考虑临界情况,温度最高时,活塞在缸口边缘,设此时的温度为t,体积为LS。由盖吕萨克定律
(或由气态方程:
)
得t=
所以只要温度低于(),活塞就不会脱落
如图所示,固定的竖直圆筒由上段细筒和下段粗筒组成,粗筒横截面积是细筒的4倍,细筒足够长,粗筒中A、B两轻质光滑活塞间封有空气,活塞A上方有水银。用外力向上托住活塞B,使之处于静止状态,活塞A上方的水银面与粗筒上端相平,当时气体温度为23℃水银深H=10cm,气柱长L=20cm,大气压强p0=75cmHg。现保持温度不变,使活塞B缓慢上移,直到水银的一半被推入细筒中。
(1)此时筒内气体的压强为多少?
(2)活塞B向上移动的距离。
(3)此时保持活塞B位置不变,改变气体温度,让A上方的水银刚好全部进入细筒内,则气体的温度是多少?
正确答案
解:P1=p0+h=85cmHg,V1=S20cm
(1)P2=p0+h2=100cmHg
(2)P1V1=P2V2,V2=s17cm,X=8cm
(3)V1/T1=V2/T2,T=180K
如图所示,左右两个容器的侧壁都是绝热的、底部都是导热的、横截面积均为S。左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由容积可忽略的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气。大气的压强为p0,外部气温为T0=273K保持不变,两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。系统平衡时,各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求:
(1)第二次平衡时氮气的体积;
(2)水的温度.
正确答案
解:(1)考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为P0,体积为hs,末态体积为0.8hs。设末态压强为P,由玻意耳定律得
活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。该过程的初态压强为1.1P0,体积为V,末态的压强为P,
体积为v,则
V=2.2hs
由玻意耳定律得
(2)活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为2hs和T0=273K,末态体积为2.7hs。设末态温度为T,由盖-萨克定律得:
内壁光滑的导热气缸开口向上竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不计质量的活塞封闭着体积为2.73×10-3 m3的理想气体,活塞面积为2.00×10-4 m2。现在活塞上方缓缓倒上砂子,使封闭气体的体积变为原来的,然后将气缸移出水糟,缓缓加热,使气体体积重新变为2.73×10-3 m3(大气压强p0=1.00×105Pa,g=10m/s2)。求:
(1)所加砂子的质量;
(2)气缸内气体最终的温度。
正确答案
解:(1)气体体积变为原来的的过程为等温压缩
由玻意耳定律
解得
(2)将气缸取出后加热为等压膨胀,则
由,得
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