Question

【題目】一足夠高的內(nèi)壁光滑的導熱氣缸豎直地浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不計質(zhì)量的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的面積為1.5×10-3m2，如圖所示，開始時氣體的體積為3.0×10-3m3，現(xiàn)緩慢地在活塞上倒上一定質(zhì)量的細沙，最后活塞靜止時氣體的體積恰好變?yōu)樵瓉淼娜�分之一。設大氣壓強為1.0×105Pa。重力加速度g取10m/s2，求：

（1）最后氣缸內(nèi)氣體的壓強為多少？

（2）最終倒在活塞上細沙的總質(zhì)量為多少千克？

（3）在P—V圖上畫出氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化過程（并用箭頭標出狀態(tài)變化的方向）。

Answer 1

【答案】（1）3.0×105pa（2）30kg（3）圖線如圖；

【解析】

（1）氣缸內(nèi)氣體的溫度保持不變，根據(jù)玻意耳定律

式中，，，

代入數(shù)據(jù)得：

（2）活塞受力分析如圖所示。

根據(jù)力的平衡條件：，代入數(shù)據(jù)可得：

（3）該過程是等溫變化，P—V圖像是雙曲線，由以上數(shù)據(jù)可畫出如圖所示的狀態(tài)變化圖線。

圖線加箭頭