図のように、ビストンをはめた2個の円筒容器が細い管でつながれ, 鉛直に立
てられている。左側の容器は、断面積が S, であり、 ピストンの質量は M、 であ
る。右側の容器は、 断面積が S, であり、 ピストンの質量は M。 である。 右側の
容器の底には弁が付けてあり、 そにから容器内に水または気体を導入できる。 左
側の容器の底近くにはヒーターが取り付けてあり、 2個の容器内部全体を加熱で
きる。この装置に使われている材料は,すべて、無視できる熱容量を持ち、ま
た。熱を通さない。 重力の加速度の大きいをg.気体定数をR. 大気の圧力を
poとして答えよ。
はじめに、2個の容器を水で満たした。すると,図la)に示すように、左右のビ
ストンは、 それぞれ底から高さh」およびょの位置で静止して、 h」 くhとなっ
た。このとき、 左側のピストンが水から受ける圧力はア
である。そし
て、M、 とM: の間には、
イという関係がある
次に、水を容器内から排出して, 右側のビストンの上に質量Mのおもりを
乗せ、容器内をnモルの単原子分子理想気体で満たした(図b)。すると、2つ
のピストンは底から等しい高さhのところに静止した。このときの気体の温度
はTであった。2個の容器をつなぐ細管や弁につながる細管の体積を無視す
ると,h=
ウ
である。また,右側のピストンに乗せたおもりの質量は
M=
エ
である。ここで、ヒーターに電流を流して、 気体をゆっくりと
m熱た
その結里
何体の祖 け ATt
