热学中气缸问题求解方法
高考物理二轮复习100考点千题精练第十四章热学专题14.4与气缸相关的计算问题(2021学年)
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专题１4.4 与气缸相关的计算问题1．(2０18江西赣中南五校联考）如图,质量为M的导热性能极好的气缸,高为L,开口向上置于水平地面上，气缸中有横截面积为S、质量为ｍ的光滑活塞,活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。
外界温度为t1、大气压为p0,此时气柱高度为l，气缸和活塞的厚度均可忽略不计,重力加速度为ｇ。
(1)用竖直向上的力作用在活塞上使气缸能离开地面，则需要施加的最小力F1 多大?(２）将气缸固定在地面上,如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，求在顶端处,竖直拉力F2 的大小。
(3)如果外界温度由t1 缓慢升高到恰使活塞移至气缸顶端,则此时外界温度为多少摄氏度？【参考答案】(１) (Ｍ+m)g；（2) （mg+ｐ0S）×（L-l)/ L；(３)273tlL—273【命题意图】本题考查平衡条件、气体实验定律及其相关的知识点，意在考查运用相关知识解决实际问题的能力.在起始状态对活塞由受力平衡得：p１S=mｇ+p0S在气缸顶端对活塞由受力平衡得：F2+p２S=mg+p0S 解得F２＝p1Ｓ— p2S=（mg+p0Ｓ)×(Ｌ—ｌ)/L（3)由盖-吕萨克定律得: lST='LST而：T＝t+273,T’=t’+２７3，解得：t’=273tlL-2７3．2（２018金考卷）如图所示,一圆筒形汽缸静止于地面上，汽缸的质量为Ｍ,活塞(连同手柄)的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压强为Ｐ0,平衡的汽缸内的容积为V０,现用手握住活塞手柄缓慢向上提．设汽缸足够长，在整个上提过程中气体的温度保持不变，不计汽缸内气体的重力与活塞与汽缸壁间的摩擦,求汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关的知识点.【解题思路】p1=p0+ V1=V０—---————————(2分)P２=p0— V2=V—-—－————--－-（2分）等温变化：p1V１＝P２V2—－————－--－——(3分)Ｈ==—-——-————-——(3分）3.（２01７·湖南永州二模）如图所示,在绝热圆柱形汽缸中用光滑绝热活塞密闭有一定质量的理想气体，在汽缸底部开有一小孔,与Ｕ形水银管相连,外界大气压为p0=1.0×105Pa,缸内气体温度t0=27 ℃，稳定后两边水银面的高度差为Δh=１。
气缸选择计算公式
气缸选择计算公式
气缸的选择计算公式可以根据实际需求进行计算，以下是两个常见的计算公式：
1. 根据气缸所需推力来计算气缸面积，公式为：S = F / P。
其中，S为气缸面积，F为气缸所需推力，P为气压。
2. 根据机械手在升降过程中的动作要求，结合手抓结构和网筛的重量，气缸在收缩动作过程中所承受的外力约为F=50N，由气缸收缩运动过程克服负
载做功的公式可得气缸的缸径为：D=√(4F/πPη+d^2)。
其中，F为气缸在收缩动作过程中所承受的外力(N)；P为气缸的工作压力，气压传动系统的
工作压力为~，取P=；η为总机械效率，一般对于气缸工作频率较高的，
η=~，取η=；d为气缸活塞杆的直径，一般为气缸缸径D的~，取。
需要注意的是，不同的气缸型号和规格可能具有不同的计算公式和参数选择。
因此，在实际应用中，应根据具体的气缸型号和规格选择合适的计算公式和参数。
同时，还需要考虑气缸的实际工作环境和使用要求，以确保气缸能够正常、安全地工作。
热学中气缸问题求解方法
热学中气缸问题求解方法在热学中，气缸类题目的特征很显著，通常是在同一个题中同时考察受力分析方法，对热力学定律和气体压强微观解释的理解，并分析气体状态变化和能量变化。
由于这类题目同时对热学、力学、能量等知识综合进行考察，能很好的体现学科内综合分析能力，所以是各类测试题和高考试题的热点。
而从实际掌握效果看，有很多学生对解决这类题目仍存在有一定困难，主要是分析方法没有掌握好。
气缸类题目的分析，首先要求熟记并理解热力第一定律和第二定律，理解气体压强的微观解释和状态变化过程；其次要熟练的掌握受力分析的方法。
分析求解的步骤是：①对活塞分析受力，分析气体压强，②利用气体压强微观解释或利用pv=nrt分析状态变化，③应用热力第一定律分析能量的变化。
气缸类题目常见的有两种类型：单气缸和双气缸，它们的分析方法是相同的。
例1：封有理想气体的导热气缸开口向下被悬挂，活塞与气缸的摩察不计，活塞下系有钩码p，整个系统处于静止状态，如图所示。
若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢，则下列说法中正确的是a.外界温度升高，气体的压强一定增大b.外界温度升高，外界可能对气体做正功c.保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热d.保持气体内能不变，增加钩码质量气体体积一定减小解析：这道题是单气缸类型，在审题时应注意气缸和活塞是绝热还是导热的，过程变化是缓慢还是迅速的，气体是理想气体还是一般气体。
首先对活塞进行受力分析，活塞的重力mg，还受钩码的拉力mg，内部气体向下压力ps，向上的大气压力pos。
由于状态变化缓慢，活塞处于平衡状态，有p0s=（m+m）g+ps，若钩码质量不变，则气缸内气体压强p不变；当外界温度升高，气缸是导热的，气缸内气体温度升高，则气体体积增大，对外做功；温度升高，理想气体内能增大，根据热力学第一定律可知，气缸内气体从外界吸热，故a和b选项错误。
当理想气体内能不变时，气体温度不变，增加钩码质量，由活塞受力平衡关系式可知气体压强p减小；当气体温度不变，压强减小时，体积v变大，气体对外做功，从外界吸收热量，故c选项正确。
大气受热过程原理的应用题
大气受热过程原理的应用题问题描述根据大气受热过程的原理，应用于实际问题中，可以解决很多实际问题。
本文将通过一个具体的应用题来说明大气受热过程的原理在实际问题中的应用。
应用题假设有一个封闭的气缸，气缸内部有一定量的气体。
初始时，气体的温度为20°C，压力为1 atm。
现在将气缸放在一个燃烧的火炉旁边，让气缸受到火炉的辐射热。
根据大气受热过程的原理，我们来计算气缸内气体的温度和压力的变化。
步骤一：分析题目根据题目描述，我们可以得到以下信息： - 初始条件：气体的温度为20°C，压力为1 atm。
- 气缸受到火炉的辐射热，即气缸受到外界的热量传递。
- 我们需要计算气缸内气体的温度和压力的变化。
步骤二：计算热量传递根据大气受热过程的原理，气体的温度和压力的变化与热量的传递有关。
我们首先需要计算气缸受到的热量传递。
根据热力学第一定律，热量传递可以用以下公式表示：ΔQ = mcΔT其中，ΔQ表示热量传递的大小，m表示气体的质量，c表示气体的比热容，ΔT表示温度的变化。
根据题目描述，我们可以假设气体的质量为m，比热容为c，温度变化为ΔT。
因此，气体受到的总热量传递可以表示为：Q = mcΔT步骤三：计算温度变化根据热力学第一定律，受热的气体会增加内能，从而使温度升高。
我们可以使用上一步计算得到的热量传递来计算温度的变化。
根据热力学第一定律，热量传递可以表示为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示内能的变化，Q表示热量传递，W表示对外做功。
在此应用题中，对外做功为0，因为气缸是封闭的，没有对外做功的情况。
所以，热量传递等于内能的变化：ΔU = Q我们可以假设气体的内能变化为ΔU，根据热力学第一定律，内能的变化可以表示为：ΔU = mcΔT由于气体受到的总热量传递等于内能的变化，我们可以得到：mcΔT = ΔU将上面两个公式结合起来，可以得到温度变化的计算公式：mcΔT = QΔT = Q / (mc)步骤四：计算压力变化根据大气受热过程的原理，温度的增加会导致气体的压力增加。
高中物理气体性质的气缸类问题
高中物理气体性质的气缸类问题例1、如图所示，有一圆筒形气缸静置在地上，气缸圆筒的质量为M，活塞及手柄的质量为m，活塞截面积为S。
现用手握住活塞手柄缓慢地竖直向上提，求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强。
（当时的大气压强为p0，当地的重力加速度为g，活塞缸壁的摩擦不计，活塞未脱离气缸）。
解析：此题是一道力热综合问题，对气体是等温变化过程，对活塞、气缸是力学平衡问题，并且气缸在提离地面时，地面对其支持力为零。
欲求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强p封气，把气缸隔离出来研究最方便。
气缸受竖直向下的重力G缸（大小等于Mg），封闭气体竖直向下的压力F封气（大小等于p封气S），大气竖直向上的压力F大气（大小等于p0S）。
由平衡条件，有F大气－G缸－F封气=0即p0S－Mg－p封气S=0∴p封气=p0－例2、如图所示，一端开口的圆筒中插入光滑活塞，密闭住一段理想气体，其状态参量为p0，V0，T0，在与外界无热交换的情况下，先压缩气体到p1，V1，T1状态，再让气体膨胀到p2，V2，T2状态，若V1＜V0＜V2，则[]A. T1＞T0＞T2B. T1=T0=T2C. T1＜T0＜T2D. 无法判断解析：从题目给出的条件，V1＜V0＜V2和“与外界无热交换”，根据热力学第一定律，我们可以知道，从V0→V1的过程，气体体积减小，外界对气体做功，而系统吸放热为零，则内能一定增加，理想气体内能增加意味着温度增加，所以T1＞T0。
从状态1经过状态0到状态2，气体体积膨胀，气体对外做功，内能减少，温度降低，所以T0＞T2，结果为T1＞T0＞T2。
本题的正确答案为A。
例3、容积V=20L的钢瓶充满氧气后，压强为p=30atm，打开钢瓶阀门，让氧气分装到容积为V'=5L的小瓶子中去。
若小瓶子已抽成真空，分装到小瓶中的氧气压强均为p'=2atm压。
在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那么最多可能装的瓶数是： [ ]A. 4瓶B. 50瓶C. 56瓶D. 60瓶错解：设可充气的瓶子数最多为n，利用玻意耳定律得：pV=np'V'所以答案应为D。
物理气缸模型计算公式
物理气缸模型计算公式物理气缸模型是工程力学中常用的模型之一，用来描述气缸内气体的压力、体积和温度之间的关系。
在工程实践中，我们经常需要根据气缸内的气体状态来计算相关的物理量，因此掌握气缸模型的计算公式是非常重要的。
本文将介绍物理气缸模型的计算公式，并通过实际案例来说明其应用。
物理气缸模型的基本假设是气体在气缸内是完全封闭的，并且遵循理想气体状态方程。
根据理想气体状态方程，气体的压力、体积和温度之间满足以下关系：PV = nRT。
其中，P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R表示气体常数，T表示气体的温度。
根据这个方程，我们可以推导出气缸模型的计算公式。
首先，我们可以根据理想气体状态方程计算气体的压力。
假设气缸内的气体摩尔数为n，温度为T，体积为V，那么气体的压力可以用以下公式来计算：P = nRT/V。
其中，R为气体常数，通常取8.314 J/(mol·K)。
通过这个公式，我们可以根据气体的摩尔数、温度和体积来计算气体的压力。
接下来，我们可以根据理想气体状态方程计算气体的体积。
假设气缸内的气体摩尔数为n，压力为P，温度为T，那么气体的体积可以用以下公式来计算：V = nRT/P。
通过这个公式，我们可以根据气体的摩尔数、压力和温度来计算气体的体积。
最后，我们可以根据理想气体状态方程计算气体的温度。
假设气缸内的气体摩尔数为n，压力为P，体积为V，那么气体的温度可以用以下公式来计算：T = PV/nR。
通过这个公式，我们可以根据气体的压力、体积和摩尔数来计算气体的温度。
通过以上的计算公式，我们可以根据气缸内气体的状态来计算出气体的压力、体积和温度。
下面，我们通过一个实际案例来说明物理气缸模型的应用。
假设有一个气缸，内部有1摩尔的氧气，温度为300K，体积为0.01m³。
我们需要计算氧气的压力。
根据上面的计算公式，我们可以得到：P = nRT/V = 1mol 8.314 J/(mol·K) 300K / 0.01m³ = 24942 Pa。
高考物理学霸复习讲义气体实验定律-第七部分 气缸类问题的解题技巧
第七部分气缸类问题的解题技巧气缸类问题是热学部分典型的综合问题，它需要考查气体、气缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学乃至电学等物理知识，需要灵活地运用相关知识来解决问题。
1．解决气缸类问题的一般步骤（1）弄清题意，确定研究对象。
一般地说，研究对象分为两类：热烈学研究对象（一定质量的理想气体）；力学研究对象（气缸、活塞或某系统）。
（2）分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。
（3）注意挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。
（4）多个方程联立求解，对求解的结果注意检验它们的合理性。
2．气缸类问题的几种常见类型（1）气体系统处于平衡状态。
需要综合应用气体定律和物体的平衡条件解题。
（2）气体系统处于非平衡状态。
需综合应用气体定律和牛顿第二定律解题。
（3）封闭气体的容器（如气缸、活塞、玻璃管等）与气体发生相互作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可根据相应的守恒定律解题。
（4）两个或多个气缸封闭着几部分气体，并且气缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。
【典例1】如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气体高度为2h。
现在活塞上缓慢添加砂粒，直至缸内气体的高度变为h。
然后再对气缸缓慢加热，让活塞恰好回到原来位置。
已知大气压强为p0，大气温度为T0，重力加速度为g，不计活塞与气缸间的摩擦。
求：（1）所添加砂粒的总质量；（2）活塞返回至原来位置时缸内气体的温度。
【答案】（1）0p S m g + （2）2 T 0 【解析】（1）设添加砂粒的总质量为m 0最初气体压强为10 mg p p S=+ 添加砂粒后气体压强为020()m m g p p S +=+该过程为等温变化，有p 1S ·2h =p 2S ·h 解得00 p S m m g=+ （2）设活塞回到原来位置时气体温度为T 1，该过程为等压变化，有1201=V V T T 解得T 1=2T 0【名师点睛】本题是对气体状态变化方程的考查；解题时要弄清气体的状态并能找到气体的状态变化参量，根据气态方程列式解答。
气缸问题知识点归纳总结
气缸问题知识点归纳总结气缸是内燃机中重要的部件，它负责容纳气体、压缩气体、传递动力。
气缸在发动机工作过程中承受着高温高压的环境，因此容易出现一些问题。
本文将对气缸问题的知识点进行归纳总结，以帮助读者了解气缸问题的成因、表现、解决方法等。
一、气缸问题的成因1. 高速运转：高速运转是气缸出现问题的主要成因之一。
发动机的高速运转会导致气缸内部的零件受到较大的冲击力，从而导致气缸出现问题。
2. 磨损：气缸零件由于长时间的使用，容易发生磨损，从而导致气缸问题的发生。
尤其是气缸壁与活塞环、活塞与气缸体之间的磨损，会导致发动机失去正常的密封性能。
3. 温度过高：发动机运行时产生的高温也是气缸问题的成因之一。
高温会导致气缸内部的零件膨胀，从而影响气缸的正常工作。
4. 油品问题：不适当的使用或选择发动机油品，如选择粘度过低的油品会导致抗磨润滑膜的破坏，增大了活塞与气缸间的磨损。
5. 污染：气缸内部的污染也是气缸问题的成因之一。
发动机工作时，会产生烟尘和废气，这些污染物会通过气缸进入到内部，导致气缸内部的零件受到侵蚀。
二、气缸问题的表现1. 发动机异响：当发动机运行时出现明显的异响声，有时甚至伴有颤抖，这表明可能是气缸内部的零件出现了问题。
2. 油耗增加：如果发动机的油耗明显增加，且没有其他明显的问题，那么很可能是气缸的密封性能受到了影响。
3. 发动机失去动力：发动机失去动力是气缸问题的常见表现之一。
当发动机失去动力时，可能是气缸内部出现了严重的问题，导致气缸不能正常工作。
4. 排气异常：当发动机排气异常，如排气管冒黑烟，或者排气噪音增大时，可能是气缸内部出现了问题。
5. 检查发动机压缩：使用压缩测试仪检查发动机压缩可能会发现气缸问题。
如果发现某一个气缸的压缩低于正常值，那么很可能是该气缸出现了问题。
三、气缸问题的解决方法1. 更换活塞环、气缸套等零部件：如果发现气缸内部的零部件磨损严重，导致气缸问题，那么需要更换相应的零部件。
“汽缸”类问题的解题技巧-高三物理一轮总复习课件
转 解析
3.规律方法
反思总结
有关气体压强的两种求法
当选取力学研究对象进行分析时，研究对象的选取并不唯一， 可以灵活地选整体或部分为研究对象进行受力分析，列出平衡 方程或动力学方程。
【变式训练1】如图所示，竖直放置的足够长的密闭汽缸，缸体 与缸内理想气体的总质量m1＝10 kg，活塞质量m2＝2 kg，活塞 横截面积S＝2×10－3 m2，活塞上端与一根劲度系数k＝1×103 N/m的弹簧相连。当汽缸下部被木柱支住时，弹簧刚好不伸长， 封闭在汽缸内的气柱长l1＝0.2 m，若外界大气压p0＝1×105 Pa， g取10 m/s2，问： (1)这时汽缸内气体的压强为多少？ (2)将木柱拿开，待汽缸重新平衡后 (温度保持不变)弹簧伸长多少？ (3)汽缸下降的距离是多少？
选修3-3 热学
热点突破： “汽缸”类问题
的解题技巧
1.热点透析 2.典例剖析 3.规律方法
1.热点透析
汽缸类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考查气体、 汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学乃至电学等物理 知识，需要灵活地应用相关知识来解决问题。
1．解决“汽缸”类问题的一般思路 (1)弄清题意，确定研究对象，一般地说，研究对象分为两类： 一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研 究对象(汽缸、活塞或某系统)。 (2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初 、末状态及状态变化过程，依据气体定律列出方程；对力学研 究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。 (3)注意挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 (4)多个方程联立求解，对求解的结果注意检验它们的合理性。
2．汽缸类问题的几种常见类型 (1)气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体定律和物体的平 衡条件解题。 (2)气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体定律和牛顿运 动定律解题。 (3)封闭气体的容器(如汽缸、活塞、玻璃管等)与气体发生相互 作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可根据相应的 守恒定律解题。 (4)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联 的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的 规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体 积的关系式，最后联立求解。
有关理想气体的气缸类问题、管类问题、变质量类问题-2025版高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
2025届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题71有关理想气体的气缸类问题、管类问题、变质量类问题导练目标导练内容目标1气缸类问题目标2管类问题目标3变质量问题【知识导学与典例导练】一、气缸类问题解决此类问题的一般思路：(1)弄清题意，确定研究对象。
一般研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。
(2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。
(3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程。
(4)多个方程联立求解。
对求解的结果注意分析它们的合理性。
【例1】如图所示，导热性能良好的汽缸平放在水平面上，横截面积S=10cm2的薄活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，水平轻质弹簧的左端与活塞连接，右端固定在竖直墙上，系统处于静止状态，此时活塞到汽缸底部的距离L0=20cm，缸内气体的热力学温度T0=300K。
现用水平力向右缓慢推动汽缸，当汽缸向右移动的距离s=6cm时将汽缸固定，此时弹簧的压缩量x=2cm。
大气压强恒为p0=1×105Pa，弹簧一直在弹性限度内，不计一切摩擦：(1)求弹簧的劲度系数k；(2)若汽缸固定后缓慢升高缸内气体的温度，求当汽缸底部到活塞的距离恢复到L0时缸内气体的热力学温度T。
【答案】(1)1250N/m ；(2)525K【详解】(1)汽缸向右移动后系统处于静止状态时，活塞到汽缸底部的距离为0L L x s =+-在汽缸向右移动的过程中，缸内气体做等温变化，设当汽缸向右移动的距离s =6cm 时缸内气体的压强为p ，有00p L S pLS =对活塞，由物体的平衡条件有0pS p S kx =+解得k =1250N/m(2)经分析可知，当汽缸底部到活塞的距离恢复到L 0时，弹簧的压缩量为6cm x s '==设此时缸内气体的压强为p ′，有00p p T T'=对活塞，由物体的平衡条件有：0p S p S kx '=+'解得T =525K【例2】某物理学习兴趣小组设计了一个测定水深的深度计，如图，导热性能良好的圆柱形汽缸I 、II 内部横截面积分别为S 和2S ，长度均为L ，内部分别有轻质薄活塞A 、B ，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口。
高考物理计算题专项突破专题21之18 热学中的气缸问题(解析版)
专题18 热学中的气缸问题①热力学温度与摄氏温度的关系：K t T 15.273+=；②玻意耳定律：1C pV =；（1C 是常量）或2211V p V p =③盖—吕萨克定律：T C V 2=（2C 是常量）；或2211T V T V =或2121T T p p =； ④查理定律：T C p 3=（3C 是常量）；或2211T p T p =或2121T T p p =； ⑤理想气体状态方程：222111T V p T V p =或C TpV =； ⑥热力学第一定律：W Q U +=∆；在解决热力学中的汽缸问题题时，首先要确定力学和热学的研究对象：①力学对象一般为汽缸、活塞、连杆、液柱等，确定研究对象后，要对其进行受力分析；②热学对象一般是封闭气团，要分析其初、末状态参量值及其变化过程。
第二步列出方程：①根据牛顿运动定律或平衡条件列出力学方程；②根据理想气体状态方程或气体实验室定律方程列出热学方程；③进一步挖掘题目中的隐含条件或集合关系。
最后对所列的多个方程联立求解，检验结果的合理性。
常考的关联气体汽缸模型模型一（如图）：上图模型中，A 、B 两部分气体在状态变化过程中的体积之和不变。
模型二（如图）：上图模型中，压缩气体，使隔板缓慢移动的过程中，A 、B 两侧的压强差恒定。
模型三（如图）：上图模型中，连杆活塞移动相同距离，A 、B 两部分气体体积的变化量之比等于活塞面积之比，即BA B A S S V V =∆∆。
典例1：（2022·河北·高考真题）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。
设汽缸内、外压强均为大气压强0p 。
活塞面积为S ，隔板两侧气体体积均为0SL ，各接触面光滑。
连杆的截面积忽略不计。
现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的12，设整个过程温度保持不变，求：（i ）此时上、下部分气体的压强；（ii ）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g ）。
工程热力学习题解答-6
第六章 气体动力循环思 考 题1. 内燃机循环从状态f 到状态g （参看图6-1）实际上是排气过程而不是定容冷却过程。
试在p -v 图和T -s 图中将这一过程进行时气缸中气体的实际状态变化情况表示出来。
答：f 到g 是一排气过程，这是排气阀门打开，气缸中的气体由于压力高于大气压力而迅速膨胀，大部分气体很快排出气缸。
气体的这一快速膨胀过程接近于绝热膨胀过程，如不考虑摩擦则为定熵过程（下图中过程1-2），如考虑膨胀时的内部摩擦，则气缸中气体的比熵略有增加（下图中过程1-2’）。
2. 活塞式内燃机循环中，如果绝热膨胀过程不是在状态5结束 ( 图6-26 )，而是继续膨胀到状态6 (p 6 = p 1 ) ,那么循环的热效率是否会提高？试用温熵图加以分析。
答：按图2-26’所示的循环，其热效率为''221111t t q q qq q ηη-=->-=可见，如果继续膨胀到状态b 时，循环的热效率比原来膨胀5要高一些。
3. 试证明：对于燃气轮机装置的定压加热循环和活塞式内燃机的定容加热循环，如果燃烧前气体被压缩的程度相同，那么它们将具有相同的理论热效率。
[证明] 燃气轮机装置的定压加热循环表示在T-S 图中如图a)所示活塞式内燃机的定容加热循环表示在T-S 图b)图6-26’T燃气轮机定压加热循环理论热效率可由(6-13)式求得00,111t p κκηπ-=-a)内燃机定容加热循环理论热效率可由(6-5)式求得0,111t v κηε-=-b)因为12V V ε=，而对空气等熵压缩过程来说111221V P V P κκπ⎛⎫== ⎪⎝⎭，将它代入(b),因而10,,1211111t v t p P P κηηπ=-=-=⎛⎫ ⎪⎝⎭4. 在燃气轮机装置的循环中，如果空气的压缩过程采用定温压缩（而不是定熵压缩），那么压气过程消耗的功就可以减少，因而能增加循环的净功（w 0）。
在不采用回热的情况下，这种定温压缩的循环比起定熵压缩的循环来，热效率是提高了还是降低了？为什么？答：采用定温压缩是可以增加循环的净功（w 0）（因为压气机耗功少了）但是如果不同时采用回热的话，将会使循环吸热量增加（1q ↑），这是因为定温压缩终了的空气温度低，因而要把压缩终了的空气的温度加热到指定的温度话，定温压缩后的吸热量要比定熵压缩后的吸热量多。
高中物理气缸模型总结
高中物理气缸模型总结
气缸模型是高中物理中一个非常重要的概念，它可以帮助我们理解气体的压强、体积和温度之间的关系。
在学习气缸模型时，我们需要了解理想气体状态方程、气体的压强和体积变化规律等内容。
下面我将对气缸模型进行总结，希望能够帮助大家更好地掌握这一知识点。
首先，我们来看一下理想气体状态方程。
理想气体状态方程可以用数学公式
PV=nRT表示，其中P代表气体的压强，V代表气体的体积，n代表气体的物质量，R代表气体常数，T代表气体的温度。
这个方程告诉我们，在一定的条件下，气体
的压强、体积和温度是相互关联的，它们之间的变化是可以用数学公式来描述的。
其次，我们需要了解气体的压强和体积变化规律。
当气体的温度保持不变时，
气体的压强和体积是呈反比关系的，也就是说，当气体的压强增大时，它的体积会减小；反之，当气体的压强减小时，它的体积会增大。
这个规律可以用数学公式
PV=常数来表示，也就是说，在一定条件下，气体的压强和体积的乘积是一个常数。
最后，我们来讨论气体的温度变化规律。
根据查理定律，气体的体积和温度成
正比，也就是说，当气体的温度增加时，它的体积也会增加；反之，当气体的温度减小时，它的体积也会减小。
这个规律可以用数学公式V/T=常数来表示。
总的来说，气缸模型是一个非常重要的物理概念，它可以帮助我们理解气体的
压强、体积和温度之间的关系。
通过理解理想气体状态方程、气体的压强和体积变化规律以及气体的温度变化规律，我们可以更好地掌握气缸模型这一知识点，为以后的学习打下坚实的基础。
希望以上总结对大家有所帮助，谢谢！。
气缸工作原理与热力学联系
气缸工作原理与热力学联系
气缸的工作原理是引导活塞在缸内进行直线往复运动。
空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力，从而提供动力来源。
气缸的组成如下：
1、缸筒，缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。
活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8μm；
2、端盖，端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。
杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内；
3、活塞，活塞是气缸中的受压力零件。
为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。
活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力；
4、活塞杆，活塞杆是气缸中最重要的受力零件。
通常使用高碳钢、表面经镀硬铬处理、或使用不锈钢、以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性；
5、密封圈，回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。
气缸类气体计算问题最齐全
⽓缸类⽓体计算问题最齐全⽓缸问题：解决问题的⼀般思路 1、弄清题意，确定研究对象2、分析物理情景及物理过程，分析初末状态，列出理想⽓体状态⽅程。
对研究对象进⾏受⼒分析，根据⼒学规律列⽅程3、挖掘题⽬隐含条件（如⼏何关系）列出⽅程4、多个⽅程联⽴求解1.如图所⽰,⼀圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着⼀定质量的理想⽓体。
活塞的质量为m,横截⾯积为S,与容器底部相距h 。
现通过电热丝缓慢加热⽓体,当⽓体的温度为T 1时活塞上升了h 。
已知⼤⽓压强为p 0,重⼒加速度为g,不计活塞与汽缸间摩擦。
(1)求温度为T 1时⽓体的压强。
(2)现停⽌对⽓体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m 0时,活塞恰好回到原来位置,求此时⽓体的温度。
2.如图所⽰，导热性能极好的⽓缸，⾼为L ＝ m ，开⼝向上固定在⽔平⾯上，⽓缸中有横截⾯积为S ＝100 cm 2、质量为m ＝20 kg 的光滑活塞，活塞将⼀定质量的理想⽓体封闭在⽓缸内。
当外界温度为t ＝27 ℃、⼤⽓压为p 0＝×105 Pa 时，⽓柱⾼度为l ＝ m ，⽓缸和活塞的厚度均可忽略不计，取g ＝10 m/s 2，求：(1)如果⽓体温度保持不变，将活塞缓慢拉⾄⽓缸顶端，在顶端处，竖直拉⼒F 有多⼤；(2)如果仅因为环境温度缓慢升⾼导致活塞上升，当活塞上升到⽓缸顶端时，环境温度为多少摄⽒度。
3．如图所⽰，⼀定质量的理想⽓体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁⽆摩擦地滑动。
开始时⽓柱⾼度为h 0，若在活塞上放上⼀个质量为m 的砝码，再次平衡后⽓柱⾼度变为h 。
去掉砝码，将汽缸倒转过来，再次平衡后⽓柱⾼度变为h ′。
已知⽓体温度保持不变，汽缸横截⾯积为S ，重⼒加速度为g ，试求⼤⽓压强p 0以及活塞的质量M 。
4.如图所⽰，上端开⼝的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截⾯积为40 cm 2的活塞将⼀定质量的⽓体和⼀形状不规则的固体A 封闭在汽缸内。
中考物理辅导--气缸问题的归类与综述(1)
中考物理辅导－－气缸问题的归类与综述(1)中考物理辅导－－气缸问题的归类与综述(1) 气缸类问题是热学内容的典型综合题，先简述解决气缸类问题的分析方法然后将气缸问题归类并加以解析.一、气缸类问题的分析方法应用理想气体状态方程解决问题时，要明确方程的适用条件，即理想气体的质量不变，气缸类问题的分析方法是：1.认真审题，明确研究对象，气缸类问题涉及气体、气缸、活塞、水银等多个研究对象，必须选准研究对象，2.分折清楚题目所表述的物理过程，若以气体为研究对象，要明确气体的初、末状态及分析清楚状态的变化过程，选好状态参量根据气体方程列式，若以气缸、活塞等物体为研究对象，必须对它们进行受力分析，根据它们的运动状态，选择合适的力学规律列方程，3.注意挖掘题目的隐含条件，列出辅助方程，综合起来分析的关键在于：找出状态参量，其中压强往往是解题的关键。
因为它是联系气体状态和力学规律的桥梁，气缸类问题归纳起来主要有下文的五种类型。
二、气缸与弹簧结合类问题例1 如图1(a)所示，长为2L的圆形气缸可沿水平面滑动，气缸与水平面间的动摩擦因数为u，在气缸中央有一面积为S的活塞，气缸内气体的温度为T，压强为大气压强p0，在墙壁与活塞间装有劲度系钦为k的弹簧，当活塞处于图(a)中位置时，弹簧恰处于原长位置，今要使气缸内气体的体积活塞的压力大小相等，弹簧原长记为l0，有： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?升温后A活塞第二次平衡，设AB间距离为l1′，活塞A受到四个力的作用，重力mg，上方气体压力pS，封闭气体向上的压力p′S，弹簧对活塞A的弹力假设为向下的拉力，有：p′S=k(l1′-l0)+mg+pS ②将③式及数据代入④式得：l1′＝0.26mA活塞移动的距离d=(l1′-l2′)-(l1+l2)=0.22m。
气缸类气体计算问题——最齐全
气缸问题：解决问题的一般思路1、弄清题意，确定研究对象2、分析物理情景及物理过程，分析初末状态，列出理想气体状态方程。
对研究对象进展受力分析，根据力学规律列方程3、挖掘题目隐含条件〔如几何关系〕列出方程4、多个方程联立求解1.如下图,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。
活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h。
现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为T1时活塞上升了h。
大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸间摩擦。
(1)求温度为T1时气体的压强。
(2)现停顿对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m0时,活塞恰好回到原来位置,求此时气体的温度。
2.如下图，导热性能极好的气缸，高为L＝1.0 m，开口向上固定在水平面上，气缸中有横截面积为S＝100 cm2、质量为m＝20 kg的光滑活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。
当外界温度为t＝27 ℃、大气压为p0＝1.0×105 Pa时，气柱高度为l＝0.80 m，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，取g＝10 m/s2，求：(1)如果气体温度保持不变，将活塞缓慢拉至气缸顶端，在顶端处，竖直拉力F有多大；(2)如果仅因为环境温度缓慢升高导致活塞上升，当活塞上升到气缸顶端时，环境温度为多少摄氏度。
3．如下图，一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。
开场时气柱高度为h，假设在活塞上放上一个质量为m的砝码，再次平衡后气柱高度变为h。
去掉砝码，将汽缸倒转过来，再次平衡后气柱高度变为h′。
气体温度保持不变，汽缸横截面积为S，重力加速度为g，试求大气压强p0以及活塞的质量M。
4.如下图，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规那么的固体A封闭在汽缸内。
在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开场时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p〔0p=1.0×105 Pa为大气压强〕，温度为300 K。
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热学中气缸问题求解方法
在热学中，气缸类题目的特征很显著，通常是在同一个题中同时考察受力分析方法，对热力学定律和气体压强微观解释的理解，并分析气体状态变化和能量变化。
由于这类题目同时对热学、力学、能量等知识综合进行考察，能很好的体现学科内综合分析能力，所以是各类测试题和高考试题的热点。
而从实际掌握效果看，有很多学生对解决这类题目仍存在有一定困难，主要是分析方法没有掌握好。
气缸类题目的分析，首先要求熟记并理解热力第一定律和第二定律，理解气体压强的微观解释和状态变化过程；其次要熟练的掌握受力分析的方法。
分析求解的步骤是：①对活塞分析受力，分析气体压强，②利用气体压强微观解释或利用pv=nrt分析状态变化，③应用热力第一定律分析能量的变化。
气缸类题目常见的有两种类型：单气缸和双气缸，它们的分析方法是相同的。
例1：封有理想气体的导热气缸开口向下被悬挂，活塞与气缸的摩察不计，活塞下系有钩码p，整个系统处于静止状态，如图所示。
若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢，则下列说法中正确的是
a.外界温度升高，气体的压强一定增大
b.外界温度升高，外界可能对气体做正功
c.保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热
d.保持气体内能不变，增加钩码质量气体体积一定减小
解析：这道题是单气缸类型，在审题时应注意气缸和活塞是绝热还是导热的，过程变化是缓慢还是迅速的，气体是理想气体还是一般气体。
首先对活塞进行受力分析，活塞的重力mg，还受钩码的拉力mg，内部气体向下压力ps，向上的大气压力pos。
由于状态变化缓慢，活塞处于平衡状态，有p0s=（m+m）g+ps，若钩码质量不变，则气缸内气体压强p不变；当外界温度升高，气缸是导热的，气缸内气体温度升高，则气体体积增大，对外做功；温度升高，理想气体内能增大，根据热力学第一定律可知，气缸内气体从外界吸热，故a和b选项错误。
当理想气体内能不变时，气体温度不变，增加钩码质量，由活塞受力平衡关系式可知气体压强p减小；当气体温度不变，压强减小时，体积v变大，气体对外做功，从外界吸收热量，故c选项正确。
例2：如图所示，绝热隔板k把绝热气缸分隔成体积相等的两部分，k与气缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。
气体分子间相互作用势能可忽略。
现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡
a.a的体积增大了，压强变小了
b.b的温度升高了
c.加热后a的分子热运动比b分子热运动更激烈
d.a增加的内能大于b增加的内能
解析：对双气缸类题，也是首先从活塞状态开始分析。
若活塞两侧气体压强相等，则活塞处于平衡状态，若活塞两侧气体压强不同，
活塞向压强小的一侧移动。
在不能判断活塞移动情况下，可以采用假设法，先假定活塞不动，比较两侧气体压强的大力。
在本题中，初始状态下活塞两侧气体压强相同，活塞保持静止。
在加热时先假设活塞k不动，气体a被加热，体积不变，温度升高，压强增大，可断定活塞向右侧移动。
气体a通过活塞对气体b做功，b部分气体内能增大，a、b均为理想气体，因此气体b温度升高，体积减小，压强增大。
在新平衡状态时a、b两部分气体压强相等，比原来状态压强大，故a、b选项错误。
a、b气体原来状态相同，在新平衡状态，压强相同，va>vb，由pv=nrt可知ta>tb，cd选项正确。
从能量转移角度来讲，电热丝产生热量等于a和b气体内能增量之和。
对双气缸类型题目，还应该注意气体膨胀和自由膨胀的区别。
例3：如图所示，气缸和活塞均是绝热的，左侧装有气体，右侧内真空，开始时，活塞被固定，当固定取消后
a.若活塞有质量，气体分子相互作用忽略，则气体温度不变，压强减小
b.若活塞有质量，气体分子相互作用忽略，则单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子次数n一定变小
c.若活塞无质量，气体分子相互作用忽略，则气体温度不变，压强变小
d.若活塞无质量，气体分子相互作用不可忽略，则气体内能变小，温度不变
解析：在活塞有质量情况下，右侧虽然为真空，固定取消后，左侧气体对活塞做功，外界即为活塞，活塞获得功能，理想气体内能减小，温度降低，体积增大，压强一定减小，故a选项错误。
气体压强大在微观上，由单位时间碰撞单位面积容器壁分子次数n和分子碰撞器壁的平均冲击力f0共同决定，从力学分析，可写为p=■，当面积取单位面积时，p=n·f0，其中f0由分子运动剧烈程度，即温度决定，当温度降低时，f0必定减小，当p变小时，n变大变小不变则不能确定，故b选项错误。
若活塞无质量，则情况截然不同。
当活塞固定取消后，气体膨胀，活塞向右移动，但活塞无质量动能为0，气体没有外界约束阻碍，不对外做功，这一过程叫做气体自由膨胀，其它的像本题中活塞换成阀门，打开阀门后的过程也是自由膨胀过程。
自由膨胀过程中，最明显的特征是气体不对外做功，气缸绝热，由热力学第一定律可知气体内能不变。
若气体为理想气体，温度不变，体积变大，压强变小；若气体为一般气体，体积变大时，分子距离变大，分子势能增加，由于内能不变，分子功能则变小，温度降低，气体压强变小，故c选项正确。