熱力学

質問

熱力学でのピストンの動きについて

画像の問題で質問があります。

始め、ピストンは
Pa=Pb
でつり合っており、
次にワイヤーにおもりをつけたことでピストンはどのような動きをしますか。
ピストンがつり合いながら動くのでしょうか。
このように箱に仕切り(ピストン)がある時に、両側の圧力が変化していく時は、その仕切り(ピストン)はつり合いながら、状態変化していくのでしょうか。

回答No.3

上野 尚人（@uenotakato） · ベストアンサー

おもりが下がる
→ピストンが右へ移動する
→左の気体が膨張し右の気体が圧縮される
→右の気体の温度が上がり左の気体の温度が下がる
→ピストンを通じて右から左に熱が移動し両側の気体の温度が等しくなる
→…

という動きを繰り返していくはずですが、この問題に与えられた条件だけですと
「この一連の動きにどのくらいの時間をかかるのか」
「ピストンやおもりの加速度・速度はどうなるのか」
がわからずに解けなくなります。

この問題は、おもりで下げるよりも
「シリンダーの外から、ワイヤーを水平横向きに一定の力 mg で引っ張る。その際にピストンがゆっくり動くようにする」
という設定に変えるべきでしょう。
そうすれば、ピストンの両側の気体は温度も圧力も等しくなるように変化していくとみなせます。

回答No.2

hiro_1116

ここでいう「なめらかに」は「摩擦がなく」と考えれば良いです。

最後に停止した状態では、もちろん、ピストンが受ける全ての力が釣り合っています。

回答No.1

hiro_1116

＞ピストンがつり合いながら動くのでしょうか。

釣り合いの議論は、「ＡとＢとが釣り合いながら」というように、釣り合う相手を明確にすべきだと思います。
質問者様はピストンと何が釣り合いながら動くか否かを質問されていらしゃるのでしょうか？

補足

返答していただきありがとうございます。

ピストンが『される』力です。

ピストンが『される』力
①気体A→ピストン
②気体B→ピストン
③糸→ピストン　(張力)

力がピストンにかかりますが、つり合いながら動く必要はないのでしょうか。