【高校物理】図のように、円筒形の容器が、なめらかに動くピストンによって、A、Bの2つの部分に区切られている。はじめA、Bの気体はともに圧力P₀,温度T₀であり、容器の底からピストンまでの長さはともにL - 質問解決D.B.(データベース)

【高校物理】図のように、円筒形の容器が、なめらかに動くピストンによって、A、Bの2つの部分に区切られている。はじめA、Bの気体はともに圧力P₀,温度T₀であり、容器の底からピストンまでの長さはともにL

問題文全文(内容文):
図のように、円筒形の容器が、なめらかに動くピストンによって、A、Bの2つの部分に区切られている。はじめA、Bの気体はともに圧力P₀,温度T₀であり、容器の底からピストンまでの長さはともにLであった。Aの気体の温度をT₀に保ったまま、Bの気体の温度をTにすると(T>T₀),ピストンは移動して、静止した。
(1) ピストンはA側,B側のどちらに移動したか。
(2) ピストンの移動距離を、T,T₀,Lを用いて表せ。
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単元: #物理#熱・波・音#理科(高校生)
教材: #中高教材#セミナー物理基礎・物理
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
図のように、円筒形の容器が、なめらかに動くピストンによって、A、Bの2つの部分に区切られている。はじめA、Bの気体はともに圧力P₀,温度T₀であり、容器の底からピストンまでの長さはともにLであった。Aの気体の温度をT₀に保ったまま、Bの気体の温度をTにすると(T>T₀),ピストンは移動して、静止した。
(1) ピストンはA側,B側のどちらに移動したか。
(2) ピストンの移動距離を、T,T₀,Lを用いて表せ。
投稿日:2026.01.25

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指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
図のように、なめらかに動くピストンのついたシリンダー内に、n[mol]、温度T_0[K]の単原子分子からなる理想気体が入っており、ピストンは図の位置で静止している(状態1)。シリンダーにはヒーターが備えられており、気体の温度を調整することができる。外部の圧力は一定とし、気体定数をR[J/(mol・K)]とする。ストッパーでピストンを固定し、ヒーターから熱量を与え、気体の温度をT_0[K]から4T_0[K]に上昇させた。
(1)気体がヒーターから得た熱量は何Jか。
(2)(1)の結果から、理想気体の定積モル比熱C_V[J/(mol・K)]を求めよ
次に、気体を状態1にもどし、ピストンの固定を外した。その状態で気体の温度をT_0[K]から4T_0[K]に上昇させると、気体はゆっくりと膨張した。
(3)気体の内部エネルギーの増加量、気体が外部にした仕事はそれぞれ何Jか。
(4)気体がヒーターから得た熱量は何Jか。
(5)(4)の結果から、理想気体の定圧モル比熱C_P[J/(mol・K)]を求めよ。
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