5. 断熱壁でできた体積一定の筒状容器の中に、断熱壁[ 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L 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、気体 A がした仕事を IA、気体 B がした仕事
を Im、壁t と容器の壁の間の摩擦のために発生した熱を O、
気体 A、 Bの内部エネルギーの増加をそれぞれ AO。, AOs とす
る。なお、摩擦熱 〈 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。. 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
ど」
固定をはずすと左右に動ける断熱壁 L
(。) TPA、 TTm の符号をそれぞれ答えよ。
(b) AC、 を、 II、 と 〇 を用いて表せ。 同様に、 AOs も求めよ。
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(c) IWA| と Is| 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Lt 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 + As 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、IT^A と Im を用いて表せ。
