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物理 高校生

(2)私は氷が0℃から温度上昇しているところに注目して、 4.2×10³=m×4.2×20 84m=4200 m=50 と計算したんですけど、なぜ間違いなんですか?

例題22 熱と温度 |102| 103 104 右図は,-20 ℃の氷にゆっくりと熱を加えた ときの温度上昇の様子を表している。 水の比熱を 4.2J/(g-K)とする。 1) グラフが横軸に平行になっている部分では、 熱を与え続けているのに温度上昇が見られない。 その理由を答えよ。 (2) この氷の質量は何gか。 (3) この氷の比熱は何J/(g·K)か。また, この氷の融解熱は何J/gか。 (4) この氷がすべて 50℃ の水になったときに熱を加えるのをやめた。その水と 70 ℃ の水300gとを混合した。 全体の温度が一様になったとき, 水の温度は何 ℃になっているか。 30 温 度 (℃) 0 -20 04.2 37.8 50.4 熱量×10°U Cha SP 問題文を読み解く。 (3)「氷(水)の比熱」 →氷(水)が温度上昇している部分に注目する。 「氷の融解熱」一→氷が融解している部分に注目する。 SP 高温物体と低温物体の温度変化を整理する。 (4) 高温物体:「70 ℃ の水」 →t[℃]に下降 温度降下は70-t[℃] 低温物体:「50 ℃ の水」 →t[℃]に上昇 温度上昇はt-50[℃] 解答 (1) 熱が0℃の氷(固体)から0℃の水(液体)へ状態を 変化させるために使われるので温度が上昇しない。変 (2) 氷の質量をm[g]とする。水が温度上昇している部分に注 目すると,Q=mcAT より、 (50.4-37.8) ×10°=m×4.2×(30-0) したがって, m= 100[g] (3) 氷の比熱をc[J/(g·K)]とすると、 Q=mc4T より、 (4.2-0)×10°=100×c×10-(-20)| したがって, c=D2.1J/(g·K)] また,氷の融解熱をLJ/g〕とする。 氷が融解している部 分に注目すると、, Q=mLより、 (37.8-4.2) ×10'=100×L したがって, L=336= 3.4×10°[J/g) (4) 70℃ の水が失った熱量をQ), 50℃の水が得た熱量を Q0), 一様になったときの全体の温度をf[℃]とすると、 Q=300×4.2× (70-t)[] Q=100×4.2× (t-50) [J] となる。熱量の保存より. Q=Q:となるから, 300×4.2× (70ーt) %3D100×4.2× (t-50) したがって, t= 65[℃] 補 この氷が融けてすべて水に なったときも質量は m[g]のま まである。 センサー 28 比熱cU/(g-K)]や熱容量 CU/K]を用いた熱量Q] の表し方 Q=mc4T Q=CAT センサー 29 融解熱または蒸発熱LU/g] を用いた熱量QDの表し方 Q=mL

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物理 高校生

(5)についてです 解説ではΔλ/λで比較しているのですが、コンプトン効果が顕著に現れなくなるのは、Δλが小さくなる場合ではないのですか? 測定するときにその変化を見ると思うのですが 分かる方いたら教えて下さい

145.〈コンプトン効果) X線を物質に入射したとき, 散乱されたX線の波長 人射X線の波長よりも長くなる現象をコンプトン効 果とよぶ。この現象は, X線を単なる波動と考えただ けでは説明ができない。 コンプトンはアインシュタイ ンが提唱した光量子仮説に基づいてX線の光子の粒子 性に着目し、光子は物質中の電子と衝突することによ って、非弾性的な (つまり, 光子のエネルギーが減少 する)散乱が起こる, と考えた。 このとき, 光子は電子に一部のエネルギーを受け渡し, 散乱 された光子の振動数はそのエネルギーの減少分だけ小さくなる。 図は、光子が電子と衝突して散乱されるようすを模式的に示したものである。電子の質量 をm, プランク定数をh, 光の速さをcとし, 衝突前の電子は静止しているものと仮定して 次の問いに答えよ。 1光子の波長をえとしたとき, この光子のエネルギーEと運動量Pをん, c. Aのいずれか必 要なものを用いて, それぞれ表せ。 2) 入射光子の波長を Ao, 散乱光子の波長を 入, はね飛ばされた電子の速さをvとしたとき, 衝突前後におけるエネルギー保存の式を書け。 (3)散乱光子とはね飛ばされた電子の散乱角は, 入射光子の進行方向に対してそれぞれ角度 0とゆであった。このとき, 入射光子の進行方向とこれに対して垂直方向の成分について, 運動量保存の式をそれぞれ書け。 (4)(2)のエネルギー保存の式と(3)の運動量保存の式を使うと, 入射光子の波長 入oと散乱光子 の波長入」の間の変化量 4A(3DAース)が求まる。この AAをれ, m, c, θを用いて表せ。 た だし、導出過程において以下の近似式を適用せよ。 散乱光子 波長: 入射光子 波長:。 OAAAA はね飛ばさ れた電子 速さ: 衝突前の電子 質量:m (静止していると仮定) + Ao_ -2=- Aod」 入。「。 15)波長が10-1~ 10~°mのX線を入射するときと比べ,可視光線(380nm~770nm) を入 射した場合は, Aの変化はほとんど無視できるようになり, コンプトン効果が顕著には現 れなくなる。その理由を(4)で求めた式を参考にして, 簡潔に述べよ。 なお, 1nm は 10-°m である。 [16 大阪府大)

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