ピストンAには左の気体の圧力による力と左の水面近くの水の水圧による力がかかっており、それらが釣り合っている。
ピストンBでも同様。
水圧は高さの関数だから、水面の高さが同じ場合、左右で等しい。
3式から両者の気体の圧力が等しい。
物理
大学生・専門学校生・社会人
問1で間違えたのですが､図1における理想気体の温度を出すのに､内部の圧力(P1と置きました)を求めなきゃいけません。自分は､力のつりあいの式として､｢P1S＝P・2S｣よりP1＝2P としてしまいましたが､解答では｢液面の高さが等しいので､この気体の圧力は大気圧に等しくPである｣と書いてあり､わからなくなってしまいました。おかげでそれ以降の解答ほぼ全て間違えました。
つり合うのは圧力じゃなくて力じゃないのか？と思ってしまいます。どうして圧力はPなのでしょうか…また､力のつりあいから求めることはできないでしょうか…
(ちなみに横国前期2017の問題です。)
II 図1のように、液体が入っているシリンダーAとシリンダーBがあり,水平管
で連結されている。これらのシリンダーには、 それぞれ断面積 Sm?]のピストン
A と断面積2S[m?)のピストンBが取り付けられている。これらのピストンの厚
みと質量は無視でき, シリンダー内を滑らかに上下運動できるものとする。ピスト
ンAの上部の空間に x[mol] の単原子分子理想気体が閉じ込められている。理想気
体は図1のように加熱 冷却器による加熱と冷却が可能であり, それ以外の熱の出
入りはないものとする。一方、 ピストンBの上部は圧力 P[Pa]の大気圧である。
ここで、気体定数をR[J/(mol·K)], 理想気体の比熱比をY, 液体の密度を
p (kg/m°),重力加速度の大きさを g[m/s°]とする。理想気体の温度と圧力はピス
トンAの上部の空間の内部で均ーとし, 液体の密度は常に一定とする。また,加
熱·冷却器の体積と熱容量は無視できるものとする。 以下の問いに答えよ。なお,
解答は問題文で示されている記号のみを用いて行うこと。
問 1. 図1のように, 加熱 冷却器による加熱を行う前の初期状態では,ピストン
AとピストンBの高さは等しく, ピストンAの上部の空間の高さはL[m] で
あった。
(1) このときの理想気体の温度を求めよ。
1oww
シリンダーB
シリンダーA。
ピストンB 25
d
加熱·冷却器
7
理想気体
ピストンA
液体
S
6
I図
回答
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