共通テスト（理科） 過去問
令和8年度（2026年度）追・再試験
問77 (物理（第3問） 問3)

図1（a）のように、なめらかに動く軽いピストンのついた断面積Sのシリンダーを大気中に鉛直に置いた。シリンダーの底面にはヒーターが備わっている。シリンダーは断熱材で覆われているが、その一部は取り外すことができる。また、ピストンは断熱材で作られている。
シリンダーの中に物質量nの単原子分子理想気体が入っている。ここで、大気の圧力はp₀、温度（絶対温度）はT₀である。また、気体定数をRとし、シリンダー、ピストン、ヒーターの熱容量は無視できるものとする。

図1（a）は、はじめの状態であり、気体の圧力はp₀、温度はT₀で、ピストンは静止していた。ここで、ピストンの位置がゆっくりと変化するように、おもりを手で支えながらピストンの上に置いた。おもりから手をはなしたとき、ピストンは図1（b）の位置で静止した。このとき、気体の圧力はp₁＝2p₀、温度はT₁であった。

次に、図1（b）の状態から断熱材を取り外すと、ピストンはゆっくり下がった。十分に時間が経つとピストンは静止して図1（c）の状態になった。このとき、気体の温度はT₀であり、また、ピストンは、はじめの高さからLだけ下の位置にあった。

Lを表す式として正しいものを、次のうちから一つ選べ。