Question

YURI

65の（4）で、
別解のところがわかりません。
別解の考え方の解説お願いします🙇‍♀️

また自分は仕事を求めるときに3枚目の写真のように
仕事＝圧力×体積の変化量
　　＝モル×気体定数×温度変化
として求めたのですが、答えが合いませんでした。
考え方として間違えっているのか、計算が間違っているのか、、
教えてください🙇‍♀️🙇‍♀️

人ooo

05"@ モルの理原分子からなる旬
想気体が, 水平なばね(はね数
ばを(N/m))につながれた断面

Imのビスドジにようてジリッ
2 (に国内にド封きれてい
。 ヒストン シリンダーはともに 熱材で      3      ン
はなめらかに動くものとする。 の
ク気人はひめっく り と彫張し, 加熱前の体積 (の2倍になった。加
谷前のばねは自然の長さであり, 気体定数を刀G7morkl 大気圧を

 

 

 

1)  加熱前の気体の温度を求めよ。

(2) 加熱し始めてからビスト ンが移動した距離を (m)として, そのと
きの気体の圧力(Pa]をぇ の関数として表せ。  また, を気体の体
積V の関数として表せ。                        6

(3) 2 倍の体積になったときの和気体の温度を求めよ。
(4) 2倍の体積になるまでに気体がした仕事を求めよ。
(5) 気体に加えた熱量を求めよ。
(東海大+名古屋大)

人5 Q①) ばねのカは0なので, ビストンのつり合いから気体の圧力は大気圧必
に等しい。求める温度を 7。 とすると, 状態方程式より

 

 

 

、玉=zR25   に =名 (KO)
(⑳ ビストンのつり合いより            =
PS =PS+圧  66 ァ=p+短          トー AS
=VW+Sz より           なーー

 

 

 

 

ァ =p+吉(y -W) -①

⑳ ⑥とY=2Wより psp者

状態方程其は。 Pr.2 =zg名
以上より

6) Meか47 ART

> ぉに (あな 引 RS   RU
_ 20(RS3kM)          |
S*      - hh

N PS

 

wi   を 。   . (Rx

 3還

物理 良問の風 仕事 気体

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

妃那

ジンさんが言っているようにpΔVは圧力がpで一定の前提ですがこの問題は圧力変化しているので答えが合うはずありません

別解に関して
気体の力のつりあいより大気圧と バネの力とつり合っている これに対して仕事をするわけだから 回答のようになる
いわゆるエネルギーと仕事の単位は同じJ
そもそも位置エネルギーはmghからも分かるように重力mgの物体を基準点より上に外力でh持ち上げるつまり仕事をすると物体のポテンシャルが上がり位置エネルギーmghをえる
要するに位置エネルギーは外力のした仕事
弾性力の位置エネルギーも同様

YURI

なるほど！解説ありがとうございます！！

バネがあるので、
・1/2k x^2＝バネの力
・大気圧×面積＝大気圧の力
・圧力　×面積＝圧力の力
として、この３つの力のつり合いがあるので、
気体のする仕事は、
バネの力に対する仕事+大気圧の力に対する仕事
となる！！ということですか！？

妃那

そう捉えて構いません
ただこの問題をとく人99%はPV図の面積利用するでしょうね
私もそうしますから

YURI

そうですよね

ありがとうございました

Answer 2

taro

2kVo^2

YURI

あぁ！
ありがとうございます！