No.2ベストアンサー
- 回答日時:
問題が省略されていませんか。
本当に「ばねがどちら向きに動くか」というだけの問題ですか。
「熱を加えれば膨張する」・・・これはばねが付いてようが付いてなかろうが変わりません。
同じ熱量を加えた時、ばねが付いていれば、付いていない時よりも体積変化が小さくなるということは起こります。でも「熱を加えたら体積が小さくなった」ということは起こりません。
No.1
- 回答日時:
初期状態について気体の状態方程式を使うと、
pV=nRT
p、n、Tが与えられているのでVが判りますね。
気体の加熱後の体積は
上記のV±ピストンの断面積*ピストンが動いた距離・・・(1)
です。この値をV’とします。また、このときの圧力、温度をp’、T’とします。すると
p’V’=nRT’・・・(a)
バネ定数とバネの長さの変化が与えられているので、バネを圧縮する(あるいは引き伸ばす)力が判ります。これをピストンの断面積で割ったものが圧力の変化です。この値を⊿pとすると
p’=p±⊿p・・・(2)
(1)と(2)の複号は同順であり、圧力が上がっているなら体積は増え、圧力が下がっているなら体積は減っています。つまり、(1)と(2)を(a)に代入するときに複号のプラスを使えばT’>Tであり、復号がマイナスであればT’<Tです。さて実際に起きたのはどちらでしょうというのがこの問題です。
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