如图所示，足够长的气缸竖直放置，其横截面积S=1×10-3m2，气缸内有质量m=2kg的活塞，活塞与气缸壁之间密封良好，不计摩擦．开始时活塞被销钉K固定于图示位置，离缸底L1=12cm，此时气缸内

Question

如图所示，足够长的气缸竖直放置，其横截面积S=1×10^-3m²，气缸内有质量m=2kg的活塞，活塞与气缸壁之间密封良好，不计摩擦．开始时活塞被销钉K固定于图示位置，离缸底L₁=12cm，此时气缸内被封闭气体的压强p₁=1.5×10⁵Pa，温度T₁=300K．大气压
p₀=1.0×10⁵Pa，取重力加速度g=10m/s²．

（1）现对密闭气体加热，当温度升到T₂=400K时，其压强p₂多大？
（2）此后拔去销钉K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，气缸内气体的温度降为T₃=360K，则这时活塞离缸底的距离L₃为多少？

Answer 1

（1）气体初状态参量：p₁=1.5×10⁵ Pa，T₁=300K，末状态参量：T₂=400K，
由查理定律得：(p1)/(V1)=(p2)/(V2)，
即：(1.5×105)/(300)=(p2)/(400)，
解得：p₂=2×10⁵Pa；
（2）气体初状态的参量：p₁=1.5×10⁵Pa，V₁=L₁S=12S，T₁=300K，
气体末状态的状态参量：p₃=p₀+(mg)/(S)=1.2×10⁵Pa，T₃=360K，
由理想气体状态方程得：(p1V1)/(T1)=(p3V3)/(T3)，
即：(1.5×105×12S)/(300)=(1.2×105×L3S)/(360)，
解得：L₃=18cm；
答：（1）现对密闭气体加热，当温度升到T₂=400K时，其压强p₂为2×10⁵Pa．
（2）这时活塞离缸底的距离L₃为18cm．