41AM40|第41回 第2種ME技術実力検定試験 過去問
なめらかに動くピストンを持つシリンダの内部に気体を閉じ込めた。最初の状態から体積を4/3倍,温度を3/2倍にすると,圧力は何倍になるか。
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正解: 2
正答
2
この問題のポイント
一定量の気体について、圧力・体積・絶対温度の関係を使います。
解説
使う公式:P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂
単位変換:温度は絶対温度で扱いますが、問題では最初の温度に対する倍率が与えられているため、単位を変えずそのまま比を使えます。
体積増加は圧力を下げ、温度上昇は圧力を上げるため、両方の効果を比で組み合わせます。
代入:V₂/V₁ = 4/3、T₂/T₁ = 3/2
式を変形:P₂/P₁ = (T₂/T₁)÷(V₂/V₁)
計算:P₂/P₁ = 3/2 ÷ 4/3 = 3/2 × 3/4 = 9/8
よって選択肢2です。
選択肢の確認
1.2
誤り。
温度上昇だけでなく体積増加による圧力低下も考慮する必要があります。
2.9/8
正しい。
温度比3/2を体積比4/3で割ると9/8です。
3.1
誤り。
温度と体積の増加率が異なるため、圧力は不変ではありません。
4.8/9
誤り。
圧力比の分子と分母を逆にした値です。
5.1/2
誤り。
体積と温度の両方の倍率を正しく反映した値ではありません。
覚えるポイント
- 一定量の気体ではPV/Tが一定です。
- 圧力比は温度比÷体積比で求められます。
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