2 (配点 33点)
図1-1のように, なめらかに動く質量Mのピストンを取り付けた断面積Sの容器
が,大気圧 P の大気中に鉛直に置かれている。 ピストンには弁があり,はじめ弁は閉
じられている。また, 容器には底面から距離と31の位置にストッパーaとbがあり、
ピストンはストッパー aに接触して静止していた。ピストンと容器の底面の間には圧力
が Po,温度が To の単原子分子理想気体(以下,気体と呼ぶ) が入っており,このときの
状態を「状態0」とする。容器の底面にはヒーターがあり,気体に熱を与えることがで
きる。重力加速度の大きさを! 気体定数をRとして、以下の間に答えよ。 ただし、
ピストン,容器は断熱材でできており,ヒーターの熱容量は無視できるものとする。ま
た,ストッパー a, b, ヒーターの体積は無視し、ピストンの厚さは1に比べて十分に
小さいものとする。
大気圧 Po
ストッパー b
P.S
ピストン
SP
31
PIS
弁
PT.MyPos
21
ストッパーa
P. No
Po To
Pos
ヒーター
図1-1 「状態」図 1-2: 「状態」
図1-2:「状態1」
図1-3 「状態2」