として以下の問に答えよ。
T コックは開いたまま、ヒーターのスイッチを入れると、B室内の気体は加熱されて圧力が上がり、液体が細管を伝わってA室に向かい移動をはじめた。A室の底に液面が達した時の状態を図3-2に示す。この間のB室内気体の状態変化は、定積変化として近似できるものとする。
(1) B室の液面の高さでの液体に働く力のつり合いを考えることにより、図3-2の状態でのB室内気体の圧力
を、r,g,L,
を用いて表せ。 (2) 図3-2の状態にいたるまでにヒーターからB室内の気体に加えられた熱量Qをr,g,L,Sを用いて表せ。
U 加熱を続けると、液体はさらに移動し、ヒーターのスイッチを切った後、A室内の液面の高さを測定したところ、
であった。この状態を図3-3に示す。 (1) 図3-3の状態でのB室内の圧力
とする。この時のB室内の気体の温度
を、
,
,
,aを用いて表せ。 (2) 図3-1から図3-3の過程における、B室内の気体の状態の変化を、縦軸を圧力、横軸を体積とするグラフで示せ。
(3) B室内の気体がした仕事Wを、
,
,S,L,aを用いて表せ。
V 図3-3の状態でコックを閉じ、容器をおおっていた断熱材を取り除いた。十分時間が経って、中の気体の温度が室温と同じになったとき、A室内の液面の高さを測定したところ、図3-4のように
であった。 (1) 図3-4の状態で、A室、B室それぞれにおける気体の圧力
,
を、a,b,
を用いて表せ。 (2) aを、b,r,g,L,
を用いて表せ。 [解答へ]
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