Question

如图所示的气缸B中由活塞A封闭了一定质量的理想气体．A的质量m_A=10kg，B的质量m_B=20kg，A的横截面积S=50cm²，A可在B中无摩擦地滑动．（大气压P=10⁵Pa，g=10m/s²） 
（1）当B中理想气体的温度t₁=127℃时，A与地面接触但对地的压力为零，求此时B对地的压力N₁的大小．
（2）当B中理想气体温度为t₂时，B与地面接触但对地的压力为零，求此时A对地的压力N₂的大小，气体温度t₂是多大？

Answer

（1）以活塞A和气缸B整体为研究对象，根据平衡条件求出地面对B的支持力，即可由牛顿第三定律得到B对地的压力N1的大小．
（2）用同样的方法求解A对地的压力N2的大小．因气体发生了等容变化，运用查理定律求气体温度t2．
【解析】
（1）以活塞A和气缸B整体为研究对象，由平衡条件得：
  地面对B的支持力N1′=mAg+mBg=（10+20）×10 N=300N 
根据牛顿第三定律得，B对地的压力N1=N1′=300N
（2）同理得 N2=mAg+mBg=（10+20）×10 N=300N 
初态：p1=p-=（105-） Pa=0.8×105Pa，T1=（273+127）K=400K
末态：p2=p+=（105+） Pa=1.4×105Pa，T1=？
根据查理定律得
则得 T2==700K 
∴t2=700-273=427℃
答：
（1）此时B对地的压力N1的大小是300N．
（2）当B中理想气体温度为t2时，B与地面接触但对地的压力为零，此时A对地的压力N2的大小是300N，气体温度t2是427℃．