薄型擺動氣缸的氣體分析
把薄型擺動氣缸內有一部分被封氣體,活塞一面與該氣體相接觸,另一面與大氣相通。題中氣體狀態的變化往往是“緩慢”進行的,而活塞的移動則亦是緩慢的,因而可視為處于平衡狀態。可利用力的平衡條件及氣態方程聯立求解。
質量M=3.0kg的薄壁薄型擺動氣缸,開口向下放在水平面上,薄型擺動氣缸內有一質量為m=2.0kg,可無摩擦滑動的活塞,將一定質量的空氣封閉在薄型擺動氣缸內(不漏氣),活塞的面積。
薄型擺動氣缸下部有一開口C,一根較長的、勁度系數的輕彈簧,一端固定在水平面上,另一端與活塞相連,在大氣壓強,溫度為27℃時,活塞靜止不動,此時薄型擺動氣缸內空氣柱的長度為15cm,彈簧處于自然長度。現對薄型擺動氣缸內被封氣體緩慢加熱直到薄型擺動氣缸開始離開地面,求此時薄型擺動氣缸內被封氣體的溫度。
分析與解:初態“活塞靜止不動”,還有一個末狀態“薄型擺動氣缸開始離開地面”兩個平衡狀態。要求缸內被封氣體末態的溫度,關鍵是確定氣體初、末狀態的壓強和體積。求初態壓強需要研究活塞,求末態壓強研究薄型擺動氣缸,求末態氣體的體積可研究活塞與薄型擺動氣缸的整體,亦也研究活塞。