最后左边活塞离水平管口的高度为零;右边活塞离水平管口的高度。
答案:见解析
提能点(二) 理想气体状态方程的应用 [典例] (2017·上海静安期末)一质量M=10 kg、高度L=35 cm的圆柱形气缸,内壁光滑,气缸内有一薄活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞质量m=4 kg、截面积S=100 cm2。温度t0=27 ℃时,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L1=32 cm,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L2=30 cm,两种情况下气缸都处于竖直状态,取重力加速度g=9.8 m/s2,求:
(1)当时的大气压强;
(2)图乙状态时,在活塞下挂一质量m′=3 kg的物体,如图丙所示,则温度升高到多少时,活塞将从气缸中脱落。
[解析] (1)由题图甲状态到图乙状态,等温变化:
p1=p0-,p2=p0- ,
由玻意耳定律:p1L1S =p2L2S
所以L1S=L2S,
可解得p0==9.8×104 Pa。
(2)活塞脱落的临界状态:气柱体积LS,
压强p3=p0-
设温度为t,由理想气体状态方程:=
得t=-273=66 ℃。
(若取g=10 m/s2,则t=66.3 ℃,减1分)
[答案] (1)9.8×104 Pa (2)66 ℃
本题中题目要求取g=9.8 m/s2,若按照思维习惯,取g=10 m/s2,则不符合解题要求而失分。
[集训冲关]
1.(2017·贵州黔南州三校联考)如图所示,在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内,用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体。开始时管道内气体温度都为T0=500 K,下部分气体的压强p0=1.25×105 Pa,活塞质量m=0.25 kg,管道的内径横截面积S=1 cm2。现保持管道下部分气体温度不变,上部分气体温度缓慢降至T,最终管道内上部分气体体积变为原来的,若不计活塞与管道壁间的摩擦,g=10 m/s2,求此时上部分气体的温度T。
解析:设初状态时两部分气体体积均为V0,对下部分气体,等温变化,根据玻意耳定律知:p0V0=pV,其中V=V0
解得:p=×1.25×105 Pa=1×105 Pa