例4 如图4甲所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积为S=2×10-3 m2、质量为m=4 kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分理想气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为24 cm,在活塞的右侧12 cm处有一对与气缸固定连接的卡环,气体的温度为300 K,大气压强p0=1.0×105 Pa.现将气缸竖直放置,如图乙所示,取g=10 m/s2.求:
图4
(1)活塞与气缸底部之间的距离;
(2)加热到675 K时封闭气体的压强.
答案 (1)20 cm (2)1.5×105 Pa
解析 (1)p1=p0=1×105 Pa
T1=300 K,V1=24 cm×S
p2=p0+=1.2×105 Pa
T1=T2,V2=HS
由p1V1=p2V2
解得H=20 cm.
(2)假设活塞能到达卡环处,则
T3=675 K,V3=36 cm×S
由=
得p3=1.5×105 Pa>p2=1.2×105 Pa
所以活塞到达卡环处,气体压强为1.5×105 Pa.
1.(变质量问题)某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L,如图5所示,装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒密封,与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300 cm3、1 atm的空气,