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[B]の(2)までは分かりました。(3)の仕事を求める問題を...

■どこまで理解しているか


[B]の(2)までは分かりました。

■どこが具体的にわからないか


(3)の仕事を求める問題を位置エネルギーのmghに当てはめて答えを出そうとしたのですが、上手く行きませんでした。
具体的には、(2P_0/gh)《液体の密度》×{(h/2)−(x/2)}《液体の高さ》×s 《底面積》×g《重力加速度》×x《持ち上げる高さ》
としました。
液体の高さは持ち上げる前にh/2で、持ち上げた後がh/2−xなので足して2で割って{(h/2)−(x/2)}としました。
なぜこれでは上手くいかないのですか?

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数研出版

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71.(ピストンで封じられた気体) 図1のように、摩擦なしに動くビストンを備 えた容器が鉛直に立っており, その中に単原子 分子の理想気体が閉じこめられている。 容器は 断面積Sの部分と断面積2S の部分からなって いる。ビストンの質量は無視できるが, その上 に一様な密度の液体がたまっており, つりあい が保たれている。 気体はヒーターを用いて加熱 することができ, 気体と容器壁およびビストン との間の熱の移動は無視できる。 2S 液体ビストン h+x 気体 ヒーター 23 25 4/2 また、気体の重さ、 ヒーターの体積、 液体と容器壁との摩擦や液体の蒸発は無視でき、 液体 より上の部分は圧力0の真空とする。 重力加速度の大きさをgとする。次の問いに答えよ。 [A) まず、気体、 液体ともに断面積Sの部分にあるときを考える。このときの液体部分の 高さは今である。 (1) 初め、気体部分の高さは、圧力は P。 であった。 液体の密度を求めよ。 (2)気体を加熱して、 気体部分の高さをからhまでゆっくりと増加させた(図2)。この 間に気体がした仕事を求めよ。 (3) この間に気体が吸収...

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