Question

たまご

名問の森の質問で、下の問題の(1)と(2)のcが全開の場合と、(3)のcがごくわずかに空いている場合の違いはなんですか？

164
熱
57 熱力学
図1のように、両側にピストン
D, Eがついている円筒を, 熱をよ
く通す壁Sで2つの部分A, B に
分ける。 円筒とピストンは断熱材
でできている。 Sには弁Cがつい
ている。ピストンEをSに押しつ
けてCを閉じ, Aの体積Vの部
分に絶対温度 Tの単原子分子の
理想気体n モルを入れておく。 以
下のどの間においても,この状態
から始めるものとする。 気体の比
熱比を 気体定数をRとする。
(1) Dを固定して, Bの体積がV
になるまでEを引いて固定して
ASB
V, T
D
図 1
A
B
V
V
図2
A
V-AV B
図3
E
から,Cを全開にする。 平衡状態(図2)の気体の温度はいくらか。
(2)Dを固定し,Cを全開にしてから,Bの体積がVになるまでEを
ゆっくり動かす。 終りの状態(図2)の気体の圧力と温度を求めよ。
(3)Bの体積が V になるまでE を引いて固定する。 Cをごくわずか
に開けると同時に, Aの圧力が初めの圧力と等しい値に保たれるよ
うにDを押してゆく。 その結果, Aの体積がV-AV になったとこ
ろでBの圧力がAの圧力と等しくなった(図3)。この間に気体に
なされた仕事を⊿Vを用いて表せ。 また, 終りの状態の気体の温度
(早稲田大)
と⊿Vを求め, それぞれTVで表せ。

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

GDO

(3)は「圧力を保ちながらCを全開する」だと、現実的な操作ではない（無理そうな）ので、圧力を保ちながら、ゆっくり操作するため、「Cをごくわずか開け」としています。
”全開”、“ごくわずか”の表現がなくても、同じ解答になりますが、実際の操作をイメージできるようにした表現になっています。

たまご

すごい納得できました！ありがとうございます！

GDO

コメントありがと、うれしい

GDO

弁をごくわずか開けて、圧力一定を保ちながらピストンを押すのは、ゆっくりでも至難の業だと思います（笑