【演習】ボイル・シャルルの法則

物理【熱】第2講『ボイル・シャルルの法則』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

ボイル・シャルルの法則気体の圧力，体積，温度に関する考察をしていきます。例えば「圧力を変化させると温度はどうなるか」といった問題はどう考えればよいでしょうか？...

問題

[Level.1]
容積が変えられる容器内に密閉されている圧力1.0×10⁵Pa，体積0.80m³，温度27℃の気体がある。 この気体の圧力を1.2×10⁵Pa，体積を0.60m³に変化させたとき気体の温度は何℃になるか。

[Level.2]
断面積が等しく，なめらかに動くピストン付きの容器A,Bがある。 それぞれに同じ量の理想気体を封入した後，下図のように水平面に容器を固定し，ピストンどうしをつなぐ。 このとき，どちらの気体も圧力1.0×10⁵Pa，体積0.72m³，温度3.0×10²Kであった。 次にA内の気体の温度を3.0×10²Kに保ったまま，B内の気体の温度を上げたところ，B内の気体の圧力が1.2×10⁵Paになった。 A内の気体の圧力と体積をそれぞれ求めよ。

[Level.3]
前問において，B内の気体の体積と温度をそれぞれ求めよ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
−3.0℃

[Level.2]
1.2×10⁵Pa，0.60m³

[Level.3]
0.84m³，420K