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物理 高校生

3枚目の写真の緑のマーカーで囲った※Bの部分の言っていることが分からないので教えてほしいです。

64.〈ピストンで封じられた気体分子の運動〉 なめらかに動くピストンがついた容器内に質量mの単原子分子 からなる理想気体が封入されている。 ピストンおよび容器は断熱材 でできている。図に示すように x, y, z軸をとり, 容器の断面積は 一様であるとする。 次の問いに答えよ。 〔A〕 まず,ピストンが固定されており, ピストンの底部は容器の 底からんの距離にある場合を考える。 (1)容器内のある1個の気体分子を考え,そのz軸方向の速さを ひとする。分子がピストンに弾性衝突したときピストンが受 ける力積の大きさを求めよ。 (2) (1)において1個の分子がある時間 4t にピストンに衝突する回数を答えよ。 (3)(2)においてN個の分子によって 4tの間にピストンが受ける平均の力の大きさを答 えよ。ただし,気体分子全体のvzの2乗の平均 22 を用いよ。 〔B〕 次に,ピストンをz軸の負の向きにより十分に小さい一定の速さで押しこんだ 場合を考える。なお理想気体では, 内部エネルギーは各気体分子の運動エネルギーの総和 となる。 z軸方向の速さvz の1個の分子がピストンに弾性衝突した後の軸方向の分子の速さ vz を求めよ。 また,衝突前後の分子の運動エネルギーの変化量⊿u を答えよ。この際, 1± b b は十分小さいことより (10) = 0 という近似が成りたつことを用いよ。 Vz Vz Vz Vz (54)において⊿t の間のN個の分子の運動エネルギー変化の合計 4U を v22 を用いて答 えよ。 ただし, 4t の間のピストンの移動距離はんに比べて十分小さいものとする。 〔A〕のときの容器の体積を V,気体の温度を T, 内部エネルギーをひとおく。また, 4tの間の体積の変化を⊿V, 温度の変化を⊿T とする。 気体分子全体の速さ”の2乗 44 が成りたつこと の平均をとしたときが成りたつこと,また, U を用いて 4 を 4T, T を用いて表せ。 AV V 記 (7/3)で求めたを用いて、4tの間に気体がピストンにされた仕事⊿W を答えよ。 また, この結果を(5) と比較して,気体を断熱圧縮したとき,気体がされた仕事と運動エネルギ ーの関係について説明せよ。 [23 埼玉大改]

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物理 高校生

下の写真のマーカーのところがなぜそうなるのかが分かりません

2 気体分子の運動 気体の圧力や温度を変えたとき,気体分子の熱運動はどのように変化しているのだ ろうか。この節では,気体全体の状態と、分子の運動との関係について理解しよう。 A 分子運動と圧力 気体の圧力は気体全体の状態を示す巨視的な量である。 その巨視的な 量が,それぞれの気体分子の質量や速度などの微視的な量とどのような 関係になっているのかを考えてみよう。 1辺の長さL〔m〕,体積V[m²](=L°)の立方体の容器に,質量 m[kg] の分子N個からなる理想気体を入れる。図16ⓐ のように x,y,z軸を とり,x軸に垂直な壁Sが受ける圧力を考える。 分子は,他の分子とは 衝突せず, 容器の壁に衝突するまでは等速直線運動をしていると仮定す る。また,分子と壁との衝突は弾性衝突とし,衝突の前後で分子の速度 RI) →p.151 の大きさは変わらないとする。 2 ①1回の衝突で壁Sが分子から受ける力積 壁Sに衝突する直前の分 子の速度をv = (vx, vy, vz) とする (同図⑥)。 衝突前後では分子の速度 の大きさは変わらず,壁Sに垂直な成分のみ向きが変わるので,衝突 直後の分子の速度はv=Ux, vy, vz) となる。 よって, 壁Sとの衝突 による分子の運動量の変化,すなわち, 分子が壁Sから受ける力積は mu-mv=(-2mvx, 0, 0) → p.143 (98) 式 となる (同図⑤)。 作用反作用の法則より, 壁S は分子から反対向きの力積を受けるので,その 大きさは2mvx[N・s] で, 壁と垂直な向き(x軸の正の向き)である。 (14) Op.143 mv - mv = Ft (98) 5 10 15 20

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化学 高校生

(2)がなぜこうなるのか、わかりません。 なぜエが答えなのですか?

算せよ。 ただし, log10 316 活性化エネルギーある気体分子の反応を考える。絶 対温度 T,〔K〕のときの反応する気体分子の運動エネルギー分 布図(縦軸に気体分子数の割合,横軸に分子のもつ運動エネル ¥300円 ギーをとったもの)は、右図のようになる。 図中に示している E』 は活性化エネルギーであり, 運動エネルギーがE以上の分 絶対温度 T1 [K] のときの気体分子の 動エネルギー分布図 (a) T2のとき に T1のとき 分子のもつ運動エネルギー 布面積 S は, 化学反応することが可能な分子数の割合を示す。 (1) この化学反応において,絶対温度 T,〔K〕 (T, <T2)のときの反応する気体の運動エ ネルギー分布を上図にかき入れた場合,以下のどのグラフになるか。 0.654 (C) T1のとき +((b) T1のとき 火 分子のもつ運動エネルギー T2のとき T2のとき OH 気体分子数の割合 分子のもつ運動エネルギー (d) T1のとき Ea 0 分子のもつ運動エネルギー 分布面積S T2のとき 分子のもつ運動エネルギー (e) T2のとき T1のとき 分子のもつ運動エネルギー 15 反応の速さとしくみ 197 BIZ (2) 活性化エネルギーE以上の運動エネルギーをもつ気体分子が化学反応に関わるが, その分布面積Sは底がeである指数関数e で表される。 (1) を参考にしてfの式を選べ。 ただし, e は自然対数の底, Cは比例定数である。 (ア) CX (EXT) (4) CX (E, +T) (ウ) CX (TE) (エ) CX (E/T) ①水のイオン [HF] [OH-]=K[H:O] =K. (水の流団 Pos =K_GK (九大改)

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物理 高校生

熱力学の問題です。最後の問題の言ってることは分かるのですが、圧力一定と考えるならシャルルの法則でも良くないですか?そうするとべつのこたえがてできます

容器内に閉じ込められた理想気体の膨張収縮について,以下の問に答えよ。ただ し、気体定数はRとし、単原子分子気体の定積モル比熱はCv=2R で与えられる。 理想気体の断熱膨張を気体分子の運動の観点から考察してみよう。図1のように、 理想気体が断面積Sの円筒状のピストン付き容器に封入されている。 気体が封入さ れている部分の長さは、ピストンをx軸方向に速度 uで動かすことで,変えること ができる。気体は単原子分子 N 個からなり,各気体分子は質量mの質点とみなすこ とができる。ただし、重力の影響は無視する。また,容器の壁面やピストンは断熱材 でできており、表面はなめらかである。 このとき, 以下の問に答えよ。 ピストン 断面積 S V y m V u X 長さ l 図 1 (a) ピストンが静止している状況 (u = 0) を考える。そのときに, 容器内部の気体 と壁面やピストンとの間に熱のやりとりのない状態のことを,以下では断熱状態と 呼ぶ。 このような断熱状態にあるためには, 気体分子とピストンとの衝突は弾性衝 突である必要がある。 なぜ非弾性衝突では断熱状態とみなすことができないかを説 明する以下の文の空欄(ア)~(キ)に当てはまる数式または語句を答えよ。 ただし,空欄 (ア)~(エ)に対しては数式を解答し,空欄(オ)〜(キ)に対しては選択肢の中から最も適切な 語句を選択のうえ,選択肢の番号で解答すること。 解答欄には答のみを記入せよ。 空欄(オ)に対する解答の選択肢: ① 物質量 ② 内部エネルギー 空欄(カ)(キ)に対する解答の選択肢: 3 熱量 ① 与えられた熱量 ② された仕事 ③ 与えられた物質量 質量 m,速度(by) の分子がピストンと非弾性衝突をする際のはねかえ

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物理 高校生

気体分子の問題です (1)の日問題で下に回答が載っているのですが、M0×10のマイナス3条=m×NAの10のマイナス3条はなんの操作でかけているのですか?理由がわかりません。教えてもらいたいです!!

基本例題 45 気体分子の運動 ►►238,239 質量mの気体分子N個が体積Vの容器内にあって,気体の圧力がかであるとき, 気体分子の速さの2乗の平均を2 とすると, p=- Nmv² 3V (1) 気体分子の質量m(kg 単位) を,分子量 Mo, アボガドロ定数NA で表せ。 SPLIT (2) 状態方程式を用いて,二乗平均速度√v Mo 温度 T, 気体定数R で表せ。 (3) 分子量2の水素と分子量 32の酸素の混合気体がある。 その温度が一様であると すると, 水素分子の二乗平均速度は酸素分子の二乗平均速度の何倍であるか。 指針(1)分子量 M 。 は, 1mol 当たりの分子の質量 (g単位) を表す。 解答 (1) 1mol (NA個)の気体分子の質量は Mox10-3=mN』 (単位はkg) Mox 10-3 よってm= NA (2) 気体の物質量をn [mol] とする。 状態方程式 「DV=nRT」 を用いて 問題文の式を変形すると Nmv² DV= =nRT 3 よってv= 3nRT Nm が成りたつ。 (1) の式と, N = nNA の関係式を代入して 3nRT 3RT nNA Mox 10-3 よって、J= 2²= = NA Mox 10- -3 3RT Mox 10-3 (3) Tが一定のとき, v2 は 1 「Mo 水素は酸素に対してMが あるからは 1 /1/16 に比例する 2 1 32 16 - =4倍 倍で

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物理 高校生

物理の気体の状態方程式についてです 計算の際に、マーカー部分のようにLをm3に直さなければいけないのはなんでですか? 化学だとLで計算すれば良かったような気がするのですが お願いします🙇‍♀️

233 気体の法則⑥ 解答 (1) 4.0×10-2 mol (2) 2.5 X 105 Pa 考え方 4 状態方程式をつくり考える。 コックを開いてAとBがつながった状態では,圧 力はどこでも等しくなる。 解説 (1) コックが閉じられているときの容器A内の空気 の物質量をnとする。 1.0L=1000cm²=10m²であるので, A につ いて状態方程式をつくると. = 1.0 x 10 × 1.0 × 10 - 3 NA X 8.3 ×(273+27) よって, n≒ 4.0×10mol (2) コックが閉じられているときの容器B内の空気 の物質量をnBとし, 状態方程式をつくると. 3.0 × 105 x 3.0 × 10-3 = nB × 8.3 × (273 + 27 ) NB 3.0 x 10 x 3.0 × 10 -3 8.3 x (273 +27) コックを開くと容器内の圧力は等しくなるので その圧力をヵとして状態方程式をつくると, px ( 10 × 10 -3 +3.0×10-3) = (n+nB) ×8.3× (273+27) NA, NB をそれぞれ代入すると, px (1.0 × 10 -3 +3.0 × 10-3) 1.0 × 105 × 1.0 × 10 - 3 3.0 x 10 x 3.0 × 10 -3 8.3 × (273 +27) ・+ 8.3 x (273 +27) よって, p = 2.5 × 105 Pa 234 気体分子の運動と気体の圧力 ① = JE FR 1cm=10-2m 両辺を3乗して, 1 cm3 = 10~6 m3 【 > x 8.3 x (273 +27) STRASJ

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