- 气体的压强
- 共368题
如图所示,一端封闭的均匀细玻璃管开口向下竖直插入深水银槽内,管内封闭有一定质量的空气,开始时管顶距水银槽面的高度为50cm,管内外水银面高度差为30cm.现保持温度不变,将玻璃管沿竖直方向缓慢上移(管口未离开槽中水银),使管内外水银面高度差为45cm.设水银槽面的高度变化可忽略不计,大气压强p0=75cmHg,环境温度为27℃.
(1)求此时管顶距水银槽面的高度.
(2)若保持(1)中管顶距水银槽面的高度不变,将环境温度降为-3℃,求此时管内空气柱的长度.
正确答案
(1)对于封闭的气体,
P1=45cmHg,V1=20s
P2=75-45=30cmHg,V2=xs
由玻意耳定律可得 P1V1=P2V2
代入数据的 45×20=30x
解得 x=30cm
所以管顶距水银槽面的高度为 H=(45+30)cm=75cm
(2)设此时管内空气柱的长度为l
P3=75-(75-l)cnHg,V3=ls,T3=270K
由理气体状态方程可得 =
代入数据得 =
,
解得 l=28.46cm
答:(1)管顶距水银槽面的高度为75cm.
(2)管内空气柱的长度为28.46cm.
如图(a)所示,水平放置的汽缸内封闭有体积为0.6m3的理想气体,已知此时汽缸内的气体温度为300K,气体压强与外界大气压强相等为p0=1.0×105Pa,封闭气体的光滑活塞面积为10-4m3.缓慢加热汽缸内气体,并在活塞上加以适当的外力,气体经历了如图(b)所示的状态变化,求:
(1)当温度上升到450K的状态B时,缸内气体的压强pB;
(2)当气体处于状态B时,加在活塞上的外力F的大小和方向;
(3)当温度上升到600K的状态C时,缸内气体的体积VC.
正确答案
(1)从状态A到状态B,气体经历了等容变化,=
代入数据,解得pB=1.5p0=1.5×105Pa
(2)对活塞根据平衡条件有,F=(pB-p0)S=5N,
方向水平向左
(3)从状态B到状态C,根据理想气体状态方程有=
代入数据,解得VC=1m3
答:(1)当温度上升到450K的状态B时,缸内气体的压强pB为1.5p0=1.5×105Pa;
(2)当气体处于状态B时,加在活塞上的外力F的大小为5N,方向水平向左;
(3)当温度上升到600K的状态C时,缸内气体的体积VC为1m3.
一圆柱形气缸,质量为M,总长度为L,内有一厚度不计的活塞,质量为m、截面积为S,活塞与气缸壁间摩擦不计,但不漏气,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)图乙状态时温度升高到多少时,活塞将从气缸中落出.
(2)当时的大气压强.
正确答案
(1)图乙状态时,一定质量的理想气体温度升高,在活塞将与气缸脱离前发生的是等压变化,得:
=
得 t=-273
(2)在甲图中对圆柱形气缸进行受力分析得:p1=p0-,
在乙图中对活塞进行受力分析得:p2=p0-,
一定质量的理想气体从甲图到乙图发生的是等温变化,所以得:p1L1S=p2L2S
所以(p0-)L1S=(p0-
)L2S,
可解得p0=.
答:(1)图乙状态时温度升高到-273°C时,活塞将与气缸脱离;
(2)当时的大气压强为.
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,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内.在气缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动.开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为p0(p0=1.0×105 Pa为大气压强),温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330K,活塞恰好离开a、b.求:
(1)活塞的质量
(2)当温度升为360K时活塞上升的高度.
正确答案
已知:p1=1.0×105 Pa,p2=p0+,T1=300K,T2=330K,V1=60×40cm3
(1)由=
知:
p2=p0+=
T2
mg=0.1×105×40×10-4=40N m=4kg
(2)T3=360K V2=V1=60×40cm3
由等压变化=
知
V3=T3=65.5×40
△h=65.5-60=5.5cm
答:(1)活塞的质量为4Kg.
(2)当温度升为360K时活塞上升的高度为5.5cm.
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