Question

たたた

写真の問題についてですが、真空内に気体が広がったとき仕事が0とはどういうことですか？逆に容器Bに気体があった場合、容器Aの気体は仕事をしたことになるのですか？
気体の仕事は問題の中だとピストンを動かしたかどうかで決まるものではないのですか？解説おねがいします。

43 ボイル・シャルルの法則 ③
図のように,栓Cが付いた細い管でつながれた二つの円筒容器 A,Bがある。左の容
器 A の体積は Vo で, 右の容器Bには, なめらかに動く断面積Sのピストンが取り付け
られている。 はじめ, 栓Cは閉じられており、容器Aには温度 T で外部と同じ圧力 Po
の気体が入っている。また, 容器Bの内部は真空であり、体積が!となるようにピス
トンが固定されている。 ただし, 円筒容器, 栓,ピストンは熱を通さず, 細い管の体積
は無視してよいものとする。
2
< 2005年 本試〉
49
容器 A
Vo. To. Po
栓C
容器B
Vo
2
真空
ピストン
(断面積 S )
Po
問1 ピストンの位置を保ったまま栓Cを開くと、気体が容器 A, B 全体に一様に広が
り温度は変化しなかった。 この過程に関する記述として正しいものを、次の①~④
のうちから一つ選べ。□△
① 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は減少した。
② 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は変化しない。
③ 気体は外部に対して仕事をし、 気体の圧力は減少した。
④ 気体は外部に対して仕事をし、 気体の圧力は変化しない。
JET JANU
解説 問1 容器A内の気体が容器Bに広がるとき, 容器B内は真空なので,気体は仕
事をしない。 また, 円筒容器, 栓, ピストンは熱を通さないので,この変化は断熱変
化である。 気体の内部エネルギーの変化量を4U, 気体が外部へした仕事を Wout, 外
Wout = 0, Qin=0 より, 内部エネルギー 4U =0 となり, 温度が変化しない。開栓後
の圧力をP' とすると, ボイルの法則より,
3
PV=P.Vo よって P'=1/32P
2
2 これより, ① が正しい。
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