Question

幹人

熱と気体について質問です。
問題文に「なめらかに動くピストン」という言葉があれば、それは定圧変化を表すということでしょうか？

熱と気体 気体の状態方程式 定圧変化 定積変化 等温変化 断熱変化 内部エネルギー

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

@Ganymede＋

なめらかに動くピストンとは、
ピストンに区切られた両側（または上下）の気体の圧力が同じであることを意味します。
（つまりたえず力のつり合いが成り立つ）

たとえば、シリンダーを上向きにしてピストンの力のつり合いを考えると、

PS = P0S + Mg
∴ P = P0 + Mg/S = 一定

（大気圧をP0、シリンダーの面積をS、質量をMとする）

この場合は常に圧力が一定なので定圧変化になります。

ではシリンダーを横にして右と左をピストンでわけたとします。
左側の気体の圧力をPa、右側の気体の圧力をPbとすると、

PaS = PbS
∴ Pa = Pb

かりにそれぞれの気体の圧力がPa'、Pb'となったとすると

Pa' = Pb'

は成り立ちますが、圧力は変化するため定圧変化にはなりません。
この場合はそれぞれの状態について理想気体の状態方程式を立てて計算します。

結局のところ「なめらかに動くピストン」は圧力が同じになるというだけで、
定圧変化になるかどうかは問題設定によります。

幹人

返信遅れてすみません！
詳しい解説ありがとうございました。