であった。
図のように円筒容器が水平に置かれている。この円筒容器の壁は断熱されており、中は断熱性の仕切り板(断面積S)と円筒容器の外部との熱の出入りが自由なピストン(断面積S)によって2つの部分に区切られている。これらの仕切り板とピストンは左右になめらかに動く。左側には単原子分子の理想気体Aが封入されており、熱が加えられるようにヒーターが取り付けられている。また右側には単原子分子の理想気体Bが封入されている。初期状態では、気体A、気体Bの圧力は
，温度は
であり、どちらの気体も円筒容器の外部の圧力および温度と等しかった。また、円筒容器の左側から仕切り板までの距離と仕切り板からピストンまでの距離はともに
であった。ただし、仕切り板の厚さは無視できるものとする。であった。
を
，
，
，
，Sを用いて表せ。
を
，
，
，Sを用いて表せ。
，
，
，
，Sを用いて表せ。
であった。
を
を用いて表し、また、仕切り板が移動した距離
を
を用いて表せ。
と
をそれぞれ
，S，
，Wのうち必要なものを用いて表せ。ただし、吸収の場合を正、放出の場合を負とする。
です。また、気体定数をRとします。
で、状態方程式は、
･･･①
のまま一定で、過程aにおいて、気体A、気体Bは定圧変化をします。
として、状態方程式は、
･･･②
，よって、
......[答]
は、
......[答]
......[答]
移動したとして、気体Aの体積は
，気体Bの体積は
です。仕切り板に働く力のつり合いより、気体Aの圧力を
とすると、気体Bの圧力も
です。
･･･③
･･･④
を消去して、
･･･⑤
......[答]
......[答]
です)は、すべて仕切り板の移動により、気体Aから受けた仕事です。過程bにおいて、気体Bは等温変化をしていて内部エネルギーの変化はゼロです。よって、熱力学第一法則より、気体Bが吸収した熱量
は、
......[答]
は、
......[答]
(か) 過程bの途中での気体Bの圧力をP，体積をVとすると、気体Bは等温変化をするので、状態方程式は、
，
であり、過程bの最後では、
，
であって、周囲から加えられた仕事Wに相当する面積は右図斜線部となります(気体がした仕事を参照)。| 各問題の著作権は出題大学に属します。 ©2005-2022 (有)りるらる | 苦学楽学塾 随時入会受付中！ 理系大学受験ネット塾苦学楽学塾(ご案内はこちら)ご入会は、 まず、こちらまでメールをお送りください。 |
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なので、気体Aの
は、