大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）追・再試験
問83 (物理（第3問） 問2)

ゴムの物理現象について、これまで学習した熱力学の法則を応用して考えることができる。次の文章を読み、後の問いに答えよ。

ゴムひもを引っ張ったときの、ゴムひもの長さと張力の変化を測定したところ、図1と図2の結果が得られた。図1の実験では、ゴムひもをゆっくり時間をかけて引っ張りながら測定を行ったが、図2の実験では、すばやく引っ張って測定を行った。

ゴムの温度が常に室温と等しくなるようにゆっくり伸び縮みさせたときは、ゴムが等温変化していると考えることができる。また、ゴムひもをすばやく伸ばしたときは、ゴムと周囲との間に熱が移動する時間がないため断熱変化だと考えることができ、気体を断熱圧縮したときに温度が上がるように、ゴムの温度が上がる。このようにゴムの伸び・縮みを、気体の圧縮・膨張に対応させることができる。気体は理想気体であるものとして、熱力学の法則を応用してゴムの伸び・縮みを考えていこう。

気体の膨張について復習しよう。図3と図4は、それぞれ、シリンダーとなめらかに動くピストンで閉じ込められた気体の等温変化と断熱変化における体積と圧力の変化のグラフである。なお、図中の矢印は、気体がピストンを押す力を示す。図3のグラフの灰色に塗った部分の面積は、次の（イ）〜（ニ）のうちどれに対応するか。正しいものをすべて選び出した組合せとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

（イ）気体の体積がV₁からV₂へと変化する間に気体がする仕事
（ロ）気体の体積がV₁からV₂へと変化する間に気体がされる仕事
（ハ）気体の体積がV₁からV₂へと変化する間に気体が放出する熱量
（ニ）気体の体積がV₁からV₂へと変化する間に気体が吸収する熱量