内容正文:
专题9 热学部分
一、计算题
1、热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改部其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3,使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa;室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。
(i)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;
(i i)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强。
2、如图所示,一汽缸固定在水平地面上,通过活塞封闭有一定质量的理想气体,活塞与缸壁的摩擦可忽略不计,活塞的截面积S=100 cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接,在平台上有另一物块B,A、B的质量均为m=62.5 kg,物块与平台间的动摩擦因数μ=0.8.两物块间距为d=10 cm.开始时活塞距缸底L1=10 cm,缸内气体压强p1等于外界大气压强p0=1×105 Pa,温度t1=27 ℃.现对汽缸内的气体缓慢加热,(g=10 m/s2)求:
①物块A开始移动时,汽缸内的温度;
②物块B开始移动时,汽缸内的温度.
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3、一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量,内能增加了4.2×105J,是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做了多少J的功?
4、如图1所示,汽缸开口向右、固定在水平桌面上,气缺内用活塞(横截面积为S)封闭了一定质量的理想气体,活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计.轻绳跨过光滑定滑轮将活塞和地面上的重物(质量为m)连接.开始时汽缸内外压强相同,均为大气压p0(mg<p0S),轻绳处在伸直状态,汽缸内气体的温度为T0,体积为V.现使汽缸内气体的温度缓慢降低,最终使得气体体积减半,求:
①重物刚离地面时气缸内气体的温度T1;
②气体体积减半时的温度T2;
③在答题卡上画出如图2所示的坐标系,并在其中画出气体状态变化的整个过程,标注相关点的坐标值.
5、如图所示,内壁光滑的气缸竖直放置,在距气缸底部l=36cm处有一与气缸固定连接的卡环,活塞与气缸底部之间封闭了一定质量的气体.当气体的温度T1=300K、大