良問 熱68：ばね付きピストンの気体を加熱してゆっくり膨張

このシミュレーションについて

水平なばねにつながれたピストンで単原子分子理想気体を閉じこめ、ヒーターで加熱して体積を 2 倍にする。圧力が体積の一次式になることを p-V グラフと温度の変化で確かめる

動かせる条件

物質量 n ／ ばね定数 k ／ 断面積 S ／ 加熱前の体積 V₀ ／ 加熱の進み（0＝加熱前、1＝体積が 2 倍） ／ 答え合わせ

やってみよう・ポイント

• ポイント：ピストンが力のつり合いを保って動くので、圧力は大気圧とばねの力で決まる（P＝P₀＋kx/S）。x は体積の増加 Sx に比例するから、P は V の一次式で p-V グラフは直線になる。
• やってみよう：①ばね定数 k を 0 に近づけると、グラフの形はどう変わるか。②加熱の進みを動かして、温度が圧力と体積の積で決まることを確かめる。③グラフの面積（台形）と気体がした仕事の関係を考える。

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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