5. 断熱壁でできた体積一定の筒状容器の中に、断熱壁L をはさ
んで気体 A と気体 B を充填した。壁L は、固定をはずすと動
くことができ、容器の壁との間の最大静止摩擦力は無視できる
ほど小さいが、動摩擦力は有限であるとする。 断熱壁エ上 はほか
と熱のやり取りをせず、体積変化もないため、その内部エネル
ギーは変化しない。
はじめ、壁[は固定してあって、 気体 A が気体B より高圧だっ
た。その後、壁L の固定をはずした。それから十分時間が経
つまでの間に、和気体 A がした仕事を I、、気体 B がした仕事
を Im、壁【 と容器の壁の間の摩擦のために発生した熱を Q、
気体 A, B の内部エネルギーの増加をそれぞれAO、, AO』 とす
る。なお、摩擦熱 つ は、半分が気体 A に、残りの半分が気体
B に与えられたとする。また、摩擦で壁が削れる効果 (やその
ための壁物質の内部エネルギーの増加) は無視できるとする。
以下の問いに答えよ。なお、例えばa. b. d, e.c のように順番
を変えて答えてもよい。
断熱壁でできた体積一定の容器
ee]
ど!
固定をはずすと左右に動ける断熱壁L
(a) PA, Is の符号をそれぞれ答えよ。
(b) AC、 を、 !、 と 0 を用いて表せ。 同様に、 AOs も求めよ。
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(c) IWA| とTPG| は等しいか。 等しくない場合はどちらが大
きいか答えよ。理由 (または導出過程) も書くこと。ただ
し、壁 が受ける動摩擦力は十分大きく、壁は一方向に
しか動かなかったとする。
(d) AA + AO は、正、負、ゼロのいずれであるか、理由を
つけて答えよ。
(e) ⑦ を、T、 と IT を用いて表せ。
