図3のように、容器とシリンダーが接続されている。接続部分にあるコックを閉じることによって、容器とシリンダーを仕切ることができる。シリンダーにはピストンがついており、ピストンはシリンダーの奥からストッパーの位置までシリンダー内をなめらかに動くことができる。容器、シリンダー、ピストン、コックは熱を通さず、容器とシリンダーの接続部分の体積は無視できるものとする。
はじめ、容器の内部に気体（理想気体）が封入されてコックは閉じられており、ピストンはシリンダーの奥まで押し込まれている。このとき、気体の温度は T0 であった。
（問7）まずコックを開き、ピストンを右にゆっくり動かしながら、ストッパーの位置まで移動させた。このとき、気体の温度は T1 であった。この過程で気体がした仕事を W1 とする。
次に、ピストンをゆっくり左に動かし、シリンダーの奥まで押し込んだ。このとき、気体の温度は T0 であった。この過程で気体がした仕事を W2 とする。
温度 T0 、T1 の大小関係と、W1 、W2 の関係を表す式の組合せとして正しいものを、次の①～⑨のうちから一つ選べ。
| T0 、T1 の大小関係 | W1 、W2 の関係 | |
|---|---|---|
| ① | T0 < T1 | W1 + W2 > 0 |
| ② | T0 < T1 | W1 + W2 = 0 |
| ③ | T0 < T1 | W1 + W2 < 0 |
| ④ | T0 = T1 | W1 + W2 > 0 |
| ⑤ | T0 = T1 | W1 + W2 = 0 |
| ⑥ | T0 = T1 | W1 + W2 < 0 |
| ⑦ | T0 > T1 | W1 + W2 > 0 |
| ⑧ | T0 > T1 | W1 + W2 = 0 |
| ⑨ | T0 > T1 | W1 + W2 < 0 |
（問8）ピストンが押し込まれているはじめの状態から、コックを閉じたままピストンをストッパーの位置まで動かして固定する。
その状態で、コックを開き、気体をシリンダー内に充満させた。このとき、気体の温度は T3 であった。この過程では、気体は真空のシリンダー内に広がるだけであり、ピストンに対して仕事をしない。
その後、シリンダーの奥までピストンをゆっくり動かし、気体を容器に戻した。このとき、気体の温度は T4 であった。
温度 T0 、T3 、T4 の大小関係を表す式として正しいものを、次の①～⑥のうちから一つ選べ。
① T0 = T3 < T4 ② T3 < T4 < T0 ③ T3 < T0 = T4 ④ T0 = T4 < T3 ⑤ T4 < T0 < T3 ⑥ T4 < T0 = T3
#センター13本試