直感的理解

シリンダー内のピストンがばねで外と連結されている状況。ピストンが動くと、気体圧力とばねの力と大気圧の 3 つがつり合う。力学と熱力学の融合問題。

イメージは「自転車のサスペンション」。気体が膨張するとばねが縮み、ばねが縮むと反発力が強まって、気体圧力が下がっていく。

✏️ 求めるもの

ばね付きピストンの場合の気体の圧力の変化、ピストン変位、仕事などを求める。力のつり合いと状態方程式の両方を使う。

👀 観察のポイント

🔧 使う道具

注意

ばねの力を忘れない。ピストンにはたらく力のつり合いから、気体圧力は大気圧と同じではないことが多い。ばねが縮む向き・伸びる向きで符号を間違えやすいので、変位の基準を明確に。

💡 ヒント：ばね付きピストン