良問 熱64：ピストンつき容器の加熱と上下反転

このシミュレーションについて

質量 M のピストンのついた容器の気体を、ヒーターで加熱する。ピストンが上昇する等圧変化と、容器を上下反転したときの圧力の変化を、つり合いと状態方程式で確かめる。

動かせる条件

場面 ／ 物質量 n ／ はじめのピストンの高さ l ／ ピストンの質量 M ／ 答え合わせ

やってみよう・ポイント

• ポイント：ピストンが静止しているとき、気体の圧力はピストンにはたらく力のつり合いで決まる。図1では p＝P₀＋Mg/S、上下反転すると p＝P₀−Mg/S。圧力が一定の加熱では、吸収した熱量が (5/2)pΔV。大気圧 P₀＝1.0×10⁵ Pa、断面積 S＝0.010 m² で計算している。
• やってみよう：①M を変えて、図1と図2の圧力の差を見る。②上下反転したとき、温度が同じなら体積はどう変わるか、右の p-V 図で確かめる。③M を大きくしすぎると、反転後のピストンの位置がどうなるか観察する。

使い方

• スライダーで条件を変えると、結果がどう変わるか確かめられます。
• 「一時停止」「リセット」「速さ」で、動きを止めたり、ゆっくり見たりできます。
• 図の上をクリック・ドラッグできるものは、点を選んだり、物体を動かして初期条件を決められます。
• 右の欄の数値（理論値・実測値）やグラフで、予想と結果を照らし合わせてください。
• 「全画面」で、教室のスクリーンに大きく映せます。

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