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コンテスト/Gnit Weekly Challenge Beginner 006 (GWCB006)/第4問 大気圧の変化と容器内の気体の体積変化
第4問

大気圧の変化と容器内の気体の体積変化

終了
400 ptsLv.4 初級力学
2026/09/02 21:00〜2026/09/02 21:30
作成者:admin02

問題文

大気中において、なめらかに動く断面積 SSS のピストンを備えた鉛直なシリンダーが固定されている。シリンダー内には一定量の理想気体が閉じ込められており、ピストンの上方は大気に接している。ピストンの質量は MMM であり、無視できない。

最初、大気圧が PAP_APA​ だったとき、気体は温度 T1T_1T1​、体積 V1V_1V1​ で静止して熱平衡状態に達していた。 その後、周囲の気象条件が変化して大気圧が PBP_BPB​ になり、同時にシリンダー内の気体の温度も T2T_2T2​ に変化したところ、ピストンは移動し、気体は体積 V2V_2V2​ で再び静止して熱平衡状態に達した。

重力加速度の大きさを ggg とするとき、気体の体積の比 V2V1\frac{V_2}{V_1}V1​V2​​ を求めよ。

制約

  • PA=1.01×105 PaP_A = 1.01 \times 10^{5} \text{ Pa}PA​=1.01×105 Pa
  • PB=9.70×104 PaP_B = 9.70 \times 10^{4} \text{ Pa}PB​=9.70×104 Pa
  • M=3.00 kgM = 3.00 \text{ kg}M=3.00 kg
  • g=9.80 m/s2g = 9.80 \text{ m/s}^{2}g=9.80 m/s2
  • S=7.00×10−4 m2S = 7.00 \times 10^{-4} \text{ m}^{2}S=7.00×10−4 m2
  • T1=3.00×102 KT_1 = 3.00 \times 10^{2} \text{ K}T1​=3.00×102 K
  • T2=2.90×102 KT_2 = 2.90 \times 10^{2} \text{ K}T2​=2.90×102 K

入力形式

体積の比 V2V1\frac{V_2}{V_1}V1​V2​​ を既約分数 pq\frac{p}{q}qp​ ( p,qp, qp,q は互いに素な自然数)で表したとき、分子と分母の和 p+qp + qp+q の値を入力せよ。

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