物理重要問題集2024 大問71番の（3）なのですが、シャルルの法則は、初期状態と状態2で一定ではないのですか。

必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直に 立てられている底面積S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo〔kg〕のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho〔m〕からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g〔m/s2] とする。 物体 M [kg] ピストン Mo〔kg]- h [m] ho[m] 初期状態 単原子分子 理想気体 状態 2 図1 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ To [K], 気体の圧力』が大気圧と同じPo〔Pa〕, ピストンの高さがん。 〔m〕である。まず、ピ ストンの上に質量 M[kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し,高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し,高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり、この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 [Pa] (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4) 状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのV図を図2にかけ。 (6) このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 0 V[m³] 図2 (8)M=2Mo, Mo= PoS =2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕

赤線引いたところってなんでそう分かるんですか？🙇‍♂️ 右のグラフを見て吸熱か放熱かパッとわかる考え方教えてください🙇‍♀️

ょう。 これ から 一定量の理想気体をピストン 5 のついた容器に閉じ込め、図 圧力 図10-23 のグラフのように圧力と体積を変化 B させた。 る。 B→Cの過程では,気体の温度を A→Bの過程では、気体の体積を一 定に保ったまま1500Jの熱量を加え A C 一定に保ったまま (1500Jの熱量を加え 0 → 体積 態まで戻し、外部から1000Jの仕事をされた。 る。 C→Aの過程では、気体の圧力を一定に保ったままピストンをAの状 このようなサイクルを描く熱機関の熱効率はいくらか。 た物 すな 化 てび 着目! P-V図を見てもわ 元流でかるように,このサイクルで 解く! 圧力 気体が熱を吸収する過程は、 A→BとB→Cです。 一方, C→Aは外か ら仕事をされ,温度も下がり、熱を放出 する過程です。 吸熱 吸熱 図10-24 END A そこで,熱効率の分母にくる気体の吸 収した熱量は, A→BとB→Cの2つの過 程で吸収した熱量を足せばよいですね。 放熱 → 体積 それを4Q吸収として, 4Q 吸収 =1500+1500 3000 〔J〕 次にこのサイクルで気体が外部にした正味の仕事を求めましょう。 A→Bは定積変化ですから、気体は外部に仕事をしません。 B→Cは等温変化ですので,気体の内部エネルギーの増加⊿Uは0です。 そこで,熱力学第1法則, 4Q=⊿U+PAV で, ⊿U=0ですから,

（4）についてでD→Aは気体が外部からされた仕事だと思ったのですが、なぜそのまま足すのでしょうか？ 解説お願いします🙇🏻‍♀️՞

63* なめらかに動くピストンをもったシリン ダーの中に1molの単原子分子気体が入れ られている。 図のように、 気体の状態を温 度 T〔K〕,体積Vo〔m〕の状態 A からゆっ くり変化させてA→B, B→CC→D, D →Aの過程を経て状態 Aにもどした。 A→B および C→D の過程では体積が一 定に保たれ, B→C および D→Aの過程で は体積は温度に対して直線的に変化してい る。 気体定数を R [J/ (mol・K)〕とする。 体積 〔m3〕 D Vo B 0 To T1 T2 温度 〔K〕 (1) A→Bの過程で気体が吸収した熱量は何か。 (2)状態Cでの気体の圧力は何N/m2 か。 (3) D→Aの過程で気体が外部へ放出した熱量は何か。 (4) A→B→C→D→Aの1サイクルをしたとき, 気体が外部へした仕事 は何Jか。 (5) この1サイクルの (熱) 効率eはいくらか。 (熊本大)

(1)は自力でやって見たんですけど(2.3)でつまづいてしまいました。ワーク見てもさっぱりですよろしくお願い致します🙏

次の文を読み、問い(問1~3)の答えとして最も適当なものを、それぞれの解 群から一つずつ選べ。 [解答番号 11 ~ 13 [] 図のように, なめらかに動く軽いピストンのついた。 断面積 0.030m²の円筒 容器がある。 円筒容器の底には温度調節器がついており、 円筒容器内に熱を与 えることができる。 ただし, 円筒容器の内と外との間で熱のやりとりはないも のとする。 この容器内に、 温度 0℃, 圧力 1.0×10 Paの理想気体 0.50mol を封じ たところ、 体積は1.13×10-2m² であった。 いま。 この気体の圧力を一定に保ちながら, 温度調節器によって, 気体に30 OJの熱量を与えたところ、 気体の温度は上昇し, ピストンが 0.040m移動した。 (m²) ① 40 ② 80 ③ 120 180 ⑤ 300 (Pa) (m) W = 5 問1 気体が外部にした仕事[J]はいくらか。 + W = PAV W=PAV 200 ⑥ 12102 [J] =120 ① 40 ② 80 ③ 120 ④ 180 (5) 200 ⑥ 300 10×10×0.0310×0.040 問2 気体の内部エネルギーの増加[J]はいくらか。 12 円筒容器 ピストン 温度調節器 問3 気体の温度の上昇 [℃]はいくらか。ただし、 気体の内部エネルギーの式を 用いてよい。 その際、 R-8.3J/mol・K を使うこと。 13 [C] [℃] ① 10 ② 15 ③ 21 ④ 25 ⑤ 29 ⑥ 33

⑶の差し引き吸収した熱量はどういうことですか？

例題 67 図のように、 気体の状態をA→B→ CAと変えた。 この1サイクルにつ いて、以下の量を求めよ。 3P (1) 内部エネルギーの変化 2P 圧力 B (2)外へした実質の仕事 (3) 差し引き吸収した熱量 (4)BC間を等温変化に置き換える P A IC 体積 V 2V 3V と、実質の仕事は増すか、 減るかを答 えよ。 (1) AV=Q+wされた WLE=2V.2P-121=2PV QA>B 温度変わらない→V=0 () 2PV 吸収 (3) AV=Q+w 0 -Q+2PV a = -2P V (4)減る 2p 2PV # JI 35

【理科:物理基礎:豆電球の明るさ】 解説を読んでも分からなかったので、詳しく教えてください🙇‍♂️

例題4〈豆電球の明るさ〉 同じ規格の豆電球と電池を使って,次の図のような回路をつくった。 豆電球が同じ明るさで点灯するのはA~Eのうちどれとどれか。 ただし, 豆電球の明るさは消費電力に比例するものとし,電池の内部抵抗は考え なくてよいものとする。 A B C E 0 上工工T 解答 AとE 解説 まずDはショート回路であるから豆電球は点灯しないので除外 する。 豆電球の明るさは電圧の2乗に比例するので,Aは豆電球 1個と電池1個の回路でこの回路の豆電球の明るさを「1」 とする と,Bは豆電球3個の直列つなぎと電池2個の直列つなぎであるか ら Cは豆電球3個の並列つなぎと電池2個の直列つなぎであ

画像の問題において、抵抗力と速さ20m/sの関係性がよくわかりません。抵抗力＝エンジンなのは理解したのですが、そこから先がよくわからないので教えていただきたいです🙇🏻‍♀️🙇🏻‍♀️

問5 ガソリン車のエンジンは、燃料を消費することによって得られる熱量の 部を仕事に変換する熱機関である。 ある車が水平な道路を一定の速さ20m/sで20分間移動したとき, ガソリ ンを1.0L消費した。 この車にはたらく抵抗力の大きさを 5.0×102N, エ ンジンの熱効率を0.36 として, ガソリン 1.0Lの発熱量 Q を有効数字2桁 で表すと,どのようになるか。 次の式中の空欄 7 8 に入れる . C

画像の問題において、抵抗力と速さ20m/sの関係性がよくわかりません。抵抗力＝エンジンなのは理解したのですが、そこから先がよくわからないので教えていただきたいです🙇🏻‍♀️🙇🏻‍♀️

問5 ガソリン車のエンジンは、燃料を消費することによって得られる熱量の 部を仕事に変換する熱機関である。 ある車が水平な道路を一定の速さ20m/sで20分間移動したとき, ガソリ ンを1.0L消費した。 この車にはたらく抵抗力の大きさを5.0 × 102 N, エ ンジンの熱効率を0.36 として, ガソリン 1.0Lの発熱量 Q を有効数字2桁 7 8 に入れる で表すと,どのようになるか。 次の式中の空欄

画像の問題において、抵抗力と速さ20m/sの関係性がよくわかりません。抵抗力＝エンジンなのは理解したのですが、そこから先がよくわからないので教えていただきたいです🙇🏻‍♀️🙇🏻‍♀️

DC 問5 ガソリン車のエンジンは、燃料を消費することによって得られる熱量の 部を仕事に変換する熱機関である。 ある車が水平な道路を一定の速さ20m/sで20分間移動したとき, ガソリー ンを1.0L消費した。 この車にはたらく抵抗力の大きさを 5.0 × 102 N, エ ンジンの熱効率を0.36 として, ガソリン 1.0Lの発熱量 Q を有効数字2桁 で表すと,どのようになるか。 次の式中の空欄 7 . 8 に入れる

解説を見たのですがわからないのでお願いします

JURN □153. 熱機関のエネルギー 熱効率eの熱機関がはたらいており,毎 いる 秒Q [J] の熱量を低温の熱源に捨てている。 高温の熱源から受け取って 熱量は, 毎秒何Jか。