qO5S3　■わかりやすい高校物理の部屋■

次の文章中の空欄ア・イに入れる式と語の組合せとして最も適当なものを、後の①～④のうちから一つ選べ。

図3のように、なめらかに動くピストンのついた容器に気体が閉じこめられている。最初、容器内の気体と大気の温度は等しい。気圧が一定の部屋の中でこの容器の底をお湯につけると、容器内の気体が膨張し、ピストンが押し上げられた。この間に、容器内の気体が受け取った熱量 $Q$ と容器内の気体がビストンにした仕事 $W^{'}$ の間にはアという関係がある。 $Q = W^{'}$ とならないのは、容器内の気体の内部エネルギーがイするためである。

	ア	イ
①	$Q < W^{'}$	増加
②	$Q < W^{'}$	減少
③	$Q > W^{'}$	増加
④	$Q > W^{'}$	減少

#共テ23本試物理基礎

ピストンはなめらかに動くということであり、人為的にピストンを押し込んだり引き上げたりもしていないので、本問の状態変化は定圧変化ということであり、熱力学第1法則の式は

　　 $Q = Δ U + W^{'}$

となります。（ $W^{'}$ については、外力の仕事と定義するパターンと気体の仕事と定義するパターンがあります。本問では後者です。）

容器の底をお湯につけたので気体の温度は上がりますが、これはつまり内部エネルギー $Δ U$ が増加するということであり、 $Δ U > 0$ なのだから上式より $Q > W^{'}$ です。

答えは ③ です。