Question

わ

Cはなんで浮くんですか？
球皮内の質量が減るとかですか？

AP
APo
P₁ =
Po=
RT
RTo
となる。これらの式より, 球皮内の気体の密度はpi =
To
と
表せる。 したがって, 球皮内の気体が受ける重力は
P.Vg=poVgとなる。一方,Cの球皮内の気体は温度が上
がっても体積は一定であるため、浮力の大きさはF=poVg のま
ま変化しない。 以上より, C が浮上する直前で球皮内の気体の温
度がT=Tのときに成り立つ力のつり合い式は,
Tc
poVg=p.Vg+Mg
Po
となる。 これより,
Tc=-
PV
PV-M
-To:
1.15.2000
1.15・2000-230
・300≒333K
21 の答②
問6 気球Aについては, 球皮内の気体の質量が一定で,受ける重
力は一定である。また, 体積が一定であるため温度が上がっても
浮力は一定であり, 浮上することはない。
気球Bについては,気球Aと同様に球皮内の気体の質量が一
定で,受ける重力は一定 (po Vg) である。 一方, 問2で考察したよ
うに,温度が上がれば体積が増加し, 浮力は大きくなる。 上昇後
の温度がTのときの体積をV, とすれば, 球皮内の気体について
のボイルシャルルの法則より,
P.V_PoVB
となり,VB=
To TO
が得られる。このとき,受ける浮力はPV=Pomeg
IV
To
なる。したがって, B. が浮上する直前の球皮内の気体の温度を
T=TB として,このときに成り立つ力のつり合い式は,
PoVBg=poVg+Mg
TB
Po
To
-Vg=poVg+Mg
となり,これより,
TB=
=PoV+M
POV
-To=-
1.15・2000+ 230
1.15.2000
・300=330 K
24 DVA
となり,TB<Tcであることがわかる。 したがって, 気球Bのほ
うが気球Cより先に浮上する。
以上より, Bが浮上して, 次にCが浮上し, Aは浮上しない。
22の答⑥
第4問 コンデンサー
問1. 直流電源の起電力をVとする。 スイッチ1を閉じて十分に
時間が経過したとき, コンデンサーには電流が流れず0となるか
ら、抵抗にかかる電圧も0となる。 このとき, キルヒホッフの第
2法則より, 電源の起電力とコンデンサーにかかる電圧が等しく

地表上の外
の三つの気球の体積をV/2000m
M230kg とする。
い。この
問5 気球については、皮内の気体の圧力と外気の圧力が常に等しい。
とと、間4 を利用して、皮内の気体の温度を上げていった場合に、
浮上する直前の球皮内の気体の温度T [K] に最も近い値を、次の①~60~
ちから一つ選べ。 7c=
21 K
350
360
550
667
① 315
② 333
問6球皮内の気体の温度を、三つの気球とも同じになるようにして上げていった
合,どのような順番で浮上を始めるか。浮上の順について説明した文として
適当なものを、次の①~③のうちから一つ選べ。ただし、はじめの状態では、
つの気球の球皮内には外気と同じ温度T,同じ密度の気体が入っていたもの
とする。
22
① A, B, C 同時に浮上する。
BとCが同時に浮上し, その後 A が浮上する。
③ BとCが同時に浮上し, Aは浮上しない。
④Bが浮上して,次にAとCが同時に浮上する。
⑤Bが浮上して,次にCが浮上し, 最後に A が浮上する。
⑥ B が浮上して、 次にCが浮上し, Aは浮上しない。
⑦Cが浮上して,次にAとBが同時に浮上する。
⑧Cが浮上して,次にBが浮上し, 最後にAが浮上する。
⑨Cが浮上して,次にBが浮上し, Aは浮上しない。
- 80