共通テスト（理科） 過去問
令和8年度（2026年度）追・再試験
問79 (物理（第3問） 問5)

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。

図1（c）の状態から、再び断熱材を取りつけて、ヒーターでシリンダー内部の気体を加熱すると、ピストンがゆっくりと上がった。ピストンの位置がはじめの高さになったところで加熱をやめるとピストンが静止し、図2（d）の状態になった。

次に、図2（d）の状態から、ピストンの位置がゆっくりと変化するように手で支えながらおもりを取り除いた。おもりを完全に取り除いたとき、ピストンは図2（e）の位置で静止した。

次の文章中の空欄（　ウ　）・（　エ　）に入れる記号の組合せとして正しいものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

図2（e）の状態での気体の圧力と温度をそれぞれp₂、T₂とすると、
p₂（　ウ　）p₀、およびT₂（　エ　）T₀が成り立つ。