如图所示,一竖直放置、内壁光滑的圆柱形汽缸,用厚度不计的活塞封闭一定质量的理想气体,汽缸底端有卡扣。开始时活塞静止在汽缸的中间位置,理想气体的温度T0=300K。现对汽缸内的气体缓慢加热,自开始至温度达到T=700K的过程中,缸内气体吸收的热量为Q=872J。已知活塞的质量为m=1kg、横截面积为S=25cm2,汽缸内壁的高度为h=60cm,外界大气压强为p0=1.0×105Pa,取g=10m/s2,求:
(1)当汽缸内理想气体的温度为T1=500K时,活塞距缸底的高度H;
(2)自开始至温度达到T=700K的过程中,缸内气体内能的变化量ΔU。
(1)当汽缸内理想气体的温度为T1=500K时,活塞距缸底的高度H;
(2)自开始至温度达到T=700K的过程中,缸内气体内能的变化量ΔU。
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更新时间:2022/05/05 18:31:12
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【推荐1】)一足够高的直立汽缸上端开口,用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80cm的气柱,活塞的横截面积为0.01m2,活塞与汽缸间的摩擦不计,汽缸侧壁通过一个开口与U形管相连,开口离汽缸底部的高度为70cm,开口管内及U形管内的气体体积忽略不计.已知图示状态气体的温度为7℃,U形管内水银面的高度差h1=5cm,大气压强p0=1.0×105Pa保持不变,水银的密度=13.6×103kg/m3。求:
(1)活塞的重力;
(2)现在活塞上添加沙粒,同时对汽缸内的气体加热,始终保持活塞的高度不变,此过程缓慢进行,当气体的温度升高到37℃时,U形管内水银面的高度差为多少?
(3)保持上问中的沙粒质量不变,让汽缸内的气体逐渐冷却,那么当气体的温度至少降为多少℃时,U形管内的水银面变为一样高?
(1)活塞的重力;
(2)现在活塞上添加沙粒,同时对汽缸内的气体加热,始终保持活塞的高度不变,此过程缓慢进行,当气体的温度升高到37℃时,U形管内水银面的高度差为多少?
(3)保持上问中的沙粒质量不变,让汽缸内的气体逐渐冷却,那么当气体的温度至少降为多少℃时,U形管内的水银面变为一样高?
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(0.65)
【推荐2】如图所示,导热性能良好的汽缸开口向上,缸内用质量不计、面积为S的薄活塞封闭一定质量的理想气体。质量为2m的物块A置于薄活塞上。开始时,A处于静止状态,活塞离缸底的距离为h,轻绳的拉力为mg,环境温度为T1,缸外气体压强为恒定不变。不计一切摩擦。现缓慢升高环境温度,求:
(1)开始时,缸内气体的压强p1;
(2)细线上的拉力恰好为零时的环境的温度T2;
(3)若缸内气体的内能与温度的关系为(k为已知常数),则从开始升温至活塞上升到离缸底的距离为h时,缸内气体吸收的热量为多少。
(1)开始时,缸内气体的压强p1;
(2)细线上的拉力恰好为零时的环境的温度T2;
(3)若缸内气体的内能与温度的关系为(k为已知常数),则从开始升温至活塞上升到离缸底的距离为h时,缸内气体吸收的热量为多少。
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(0.65)
【推荐3】如图所示,内壁光滑、横截面积不同的两个连在一起的圆柱形绝热汽缸水平放置,左右两部分横截面积之比为2∶1,汽缸左侧有一导热活塞A,汽缸右侧有一绝热活塞B,活塞A距左侧汽缸底及距两汽缸连接处的距离均为L,活塞B距两汽缸连接处的距离也为L,汽缸右侧足够长且与大气连通,两活塞的厚度均可忽略不计。汽缸左侧和两活塞A、B之间各封闭一定质量的理想气体,初始时两汽缸内气体的温度均为27℃,压强等于外界大气压。现通过电热丝给汽缸左侧的气体缓慢加热,使汽缸左侧内的气体温度升到800K,求此时汽缸左侧气体的压强和此过程中活塞B移动的距离d。
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(0.65)
名校
【推荐1】生活中处处可用的热力学
1.汽车轮胎内气体压强过高或过低都将缩短轮胎的使用寿命,夏季轮胎内气体压强过高还容易爆胎。假设某型号轮胎容积是30升,冬天最低气温时胎内压强值为2.6atm,为了确保夏季某天最高气温为时胎内压强不超过2.2atm,当天早晨给轮胎放气,以避免温度最高时胎内压强过高,则放出气体的质量与轮胎内原有气体质量比至少约为(已知时大气压强为1atm)( )
2.如图所示,在斯特林循环的图像中,一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和后再回到状态A,整个过程由两个等温和两个等容过程组成,则一个循环过程中,气体要从外界___________ (选填“吸收”或“放出”)一定的热量, 过程中,单位体积里气体分子数目___________ (选填“增加”、“减少”或“不变”)。
1.汽车轮胎内气体压强过高或过低都将缩短轮胎的使用寿命,夏季轮胎内气体压强过高还容易爆胎。假设某型号轮胎容积是30升,冬天最低气温时胎内压强值为2.6atm,为了确保夏季某天最高气温为时胎内压强不超过2.2atm,当天早晨给轮胎放气,以避免温度最高时胎内压强过高,则放出气体的质量与轮胎内原有气体质量比至少约为(已知时大气压强为1atm)( )
A. | B. | C. | D. |
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【推荐2】在日常生活中有很多有趣的热学现象,可以用所学的气体知识来解释。例如,如果你留心观察,会发现在暴雨期间,水位迅速上涨,井盖可能出现不断跳跃的现象。
如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泄水孔因杂物而堵塞,井盖与井口间密封良好但不粘连。设井盖质量m=20kg,圆柱形竖直井内水面面积s=0.30m2图示时刻水面与井盖之间的距离h=2.0m,井内密封有压强刚好等于大气压强p0=1.01×105Pa,温度T0=300K的空气(可视为理想气体),重力加速度g=l0m/s2。密封空气的温度始终不变。
1.随着水面上涨到井盖被顶起之前,对于被井盖封闭的理想气体,下列说法正确的是( )
2.从图示位置起,水面上涨_________ cm后,井盖第一次被顶起。(保留两位有效数字)
3.井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气,此时空气压强重新回到p0,温度仍为T0,则此次向外界排出的空气当压强为p0,温度T1=290K时体积是________ m3。(结果保留两位有效数字)
4.井盖每次被顶起后,都迅速回落再次封闭井内空气,此时空气压强重新回到P0,温度仍为T0,若水面匀速上升,井盖相邻两次跳跃的时间间隔将( )
如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泄水孔因杂物而堵塞,井盖与井口间密封良好但不粘连。设井盖质量m=20kg,圆柱形竖直井内水面面积s=0.30m2图示时刻水面与井盖之间的距离h=2.0m,井内密封有压强刚好等于大气压强p0=1.01×105Pa,温度T0=300K的空气(可视为理想气体),重力加速度g=l0m/s2。密封空气的温度始终不变。
1.随着水面上涨到井盖被顶起之前,对于被井盖封闭的理想气体,下列说法正确的是( )
A.气体经历了等压变化 | B.气体对外界放出热量 |
C.气体分子平均动能不变 | D.气体的分子势能减小 |
3.井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气,此时空气压强重新回到p0,温度仍为T0,则此次向外界排出的空气当压强为p0,温度T1=290K时体积是
4.井盖每次被顶起后,都迅速回落再次封闭井内空气,此时空气压强重新回到P0,温度仍为T0,若水面匀速上升,井盖相邻两次跳跃的时间间隔将( )
A.变小 | B.变大 | C.不变 | D.不能确定 |
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【推荐3】如图(a)所示,水平放置的绝热容器被隔板A分成体积均为V的左右两部分。面积为S的绝热活塞B被锁定,隔板A的右侧为真空,左侧有一定质量的理想气体处于温度为T、压强为p的状态1。抽取隔板A,左侧中的气体就会扩散到右侧中,最终达到状态2。然后将绝热容器竖直放置如图(b)所示,解锁活塞B,B恰能保持静止,当电阻丝C加热气体,使活塞B缓慢滑动,稳定后,气体达到温度为的状态3,该过程电阻丝C放出的热量为Q。已知大气压强,且有,不计隔板厚度及一切摩擦阻力,重力加速度大小为g。
(ⅰ)求绝热活塞B的质量;
(ⅱ)求气体内能的增加量。
(ⅰ)求绝热活塞B的质量;
(ⅱ)求气体内能的增加量。
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