Question

へびくん

（ケ）の問題では、（容器内の気体がピストンに対してした仕事）＝（ピストンが容器内の気体からされた仕事）として前後の位置エネルギーの変化を調べてW=mgh としてはなぜだめなのでしょう？どこの考え方が違っていますか？

(22 図2のように、 鉛直方向になめらかに動くピストンが上部にとりつけられているシリンダー
状の断熱容器があり,大気中で水平面上に置かれている。容器の内側には電気抵抗値がrの電
熱線がとりつけられている。ピストンの質量は mであり, その断面積はSである。容器, ピ
ストン、電熱線の熱容量は無視できるとする。 その容器の中にnモルの単原子分子の理想気
体が閉じ込められている。気体定数を R, 大気圧を P.. 重力加速度の大きさをgとする。
はじめに、ピストンは静止しており, 容器内の気体の温度は T。 であった。このときの容器
内の気体の体積はV=
である。
つぎに,電熱線に一定の電圧Eをかけて、電流を時間tの間流したところ, ピストンはゆっ
くり上に移動した。このとき, 電熱線から容器内の気体に供給された熱量はQ=
(キ)
であり、容器内の気体の温度Tは, 定圧モル比熱C。とn, Q, Toを用いて, T=
となる。ここで定圧モル比熱C, は, Rを用いて C, =
である。このとき, 容器
内の気体がピストンに対してした仕事Wは, ピストンが上に移動した距離をhとすると,
である。ここで、hはQ, Pe. 第, g, Sを用いて
Pe. 親,9, S. ねを用いてW=
分)
となる。
際
ピストン
、電熱線
W
E
断熱容器
図2

熱力学