(2)はなぜpについて積分しているのですか？ また、式変形の仕方も教えていただけると嬉しいです🙇‍♂️ まだ積分の範囲を習っていないので基礎的なことを教えて欲しいです

260 断熱変化と等温変化■ 容器の中に1molの単原子 A 分子理想気体が入っている。 この気体の圧力と体積Vを 図のようにゆっくりと変化させる。以下では,気体定数をR T1 B C とする。また,必要ならば,a≦x≦b の範囲で、関数と 0 VA VB Vc V x x軸との間で囲まれる面積は積分 So/1dx=10g 1/2(10geは自然対数)で求まることを 利用してよい。 (1) 図のA→Bの過程のように,気体を体積 VA から VB まで断熱膨張させると,気体の 温度は T から T2 に下がった。 このとき,気体が外部にした仕事を求めよ。 (2)容器を熱源に接触させて,図のA→Cの過程のように,気体の温度を T に保ちなが ら,気体の体積をVA から Vc に膨張させた。 このとき, 気体に外部から加えられる 熱量を求めよ。 [18 琉球大] 255 ヒント 259 衝突前後の運動量の差 (ベクトルで考えた差) が力積に等しい。 260 熱力学第一法則 「4U=Q+W=Q-W'」 (W' : 気体がした仕事) を用いる。 断熱変化で は Q=0, 等温変化では⊿U=0 となる。

この問題の（4）のことで緑線で囲った部分の言っていることがよく分からないので教えてほしいです。

70. <ピストンで封じられた気体〉思考 図1のように,摩擦なしに動くピストンを備 えた容器が鉛直に立っており,その中に単原子 分子の理想気体が閉じこめられている。容器は 断面積Sの部分と断面積 2S の部分からなって いる。ピストンの質量は無視できるが,その上 に一様な密度の液体がたまっており,つりあい が保たれている。 気体はヒーターを用いて加熱 することができ,気体と容器壁およびピストン との間の熱の移動は無視できる。 真空 真空 真空 2S S 2 12 液体 液体 h 2 液体 ピストン 気体 h+x 気体 h 気体 2 ヒーター 図 1 図2 図3 また,気体の重さ, ヒーターの体積, 液体と容器壁との摩擦や液体の蒸発は無視でき,液体 より上の部分は圧力0の真空とする。 重力加速度の大きさをgとする。 次の問いに答えよ。 〔A〕 まず,気体、液体ともに断面積Sの部分にあるときを考える。 このときの液体部分の 高さは今である。 2 h (1)初め,気体部分の高さは12,圧力はP。であった。液体の密度を求めよ。 (2) 気体を加熱して,気体部分の高さを1からんまでゆっくりと増加させた(図2)。この 間に気体がした仕事を求めよ。 (3)この間に気体が吸収した熱量を求めよ。 〔B〕 気体部分の高さがんのとき, 液体の表面は断面積 2Sの部分との境界にあった(図2)。 このときの気体の温度は T であった。 さらに, ゆっくりと気体を加熱して, 気体部分の 高さがん+x となった場合について考える (図3)。 1 x>0では,液体部分の高さが小さくなることにより, 気体の圧力が減少した。 気体の 圧力Pを, xを含んだ式で表せ。 (2)x>0では,加熱しているにもかかわらず,気体の温度はTより下がった。 気体の温 度Tを x を含んだ式で表せ。 気体部分の高さがんからん+xに変化する間に, 気体がした仕事 W を求めよ。 ④ 気体部分の高さがある高さん+X に達すると, ピストンをさらに上昇させるために必 V要な熱量が0になり, xがXをこえるとピストンは一気に浮上してしまった。Xを求 めよ。 [11 東京大〕

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]

物理の熱効率についてです。 写真の問題の(4)の熱効率を求める時に、公式が e=(Qin-Qout)/Qin=W’/Qin となるのはわかるんですが何がQinで何がQoutで何がW’なのかがよくわからなくて、結果的になぜ赤ででかこってるように公式に代入されるのかがわかり... 続きを読む

例題4 気体の状態変化・熱効率 (Pa) B 2p 単原子分子理想気体" [mol] に対して,図男[] の3つの過程をくり返して状態をゆっくり 変化させた状態Aの気体の温度を T[K],気体定数を R[J/ (mol・K)] とする。 BCは等温変化であり,その際,気体 は外部から1.4nRT [J]の熱量を吸収した。 次の各量をn, R, T を用いて表せ。 (1) 状態 B の温度 TB [K] A C 0 V 2V 体積(m²) (2)A→Bで,気体がされた仕事 WAB [J] と気体が吸収した熱量 QAB [J] (3)CAで,気体がされた仕事 WcA[J] と気体が吸収した熱量 Qca[J] (4) このサイクルを熱機関とみなしたときの熱効率e(有効数字2桁) p.439 指針 ABは定積変化, BCは等温変化, CAは定圧変化である。 (1)ボイル・シャルルの法則 (p.110 (6)式) より TB = 2T[K] (2)ABは定積変化であるから WAB=0J, QAB = 4UAB 3 = nRT [J] 15 2 (3)C→Aは定圧変化であるから,状態Aでの状態方程式 V = nRT を 用いると,気体が外部にした仕事 WcA' [J] は Wca'=p(V-2V)=-pV=-nRT よって,気体がされた仕事は WCA=-WcA'=nRT [J] また,気体が吸収した熱量は, 熱力学第一法則 (p.122 (25) 式)より 5 QCA=4UCA - WCA == 12/23nRT-nRT=-1/2nRT[J] 2 (4)BCは等温変化であるから, 気体が外部にした仕事 WBc'[J] は WBc'=QBc=1.4nRT[J] よって,熱効率の式「e=W' -」 (p.135(47) 式) より Qin e= WAB' + WBc' + WCA' QAB + QBC = 0+1.4nRT- nRT 4 (3/2)nRT +1.4nRT ≒ 0.14 29 類題4単原子分子理想気体に対して、図の4つの 過程をくり返して状態を変化させた。 この (Pa) サイクルを熱機関とみなし カ B

熱力学の問題です。 q3の熱の符号の付け方が理解できません。仕事になぜ絶対値をつけるのでしょうここでのQが発熱反応であると図示されているからでしょうか？ご教示いただきたいです。

Q2の組合せとして最も妥当なのはどれか。 No.2 図のように, 一定量の理想気体を変化させるとき, AQ=Qi-Q3および ただし、図の斜線部の面積をSとする。 また, 定積加熱過程 (状態 A→B) におい て気体が受け取る熱量を Q1, 等温膨張過程 (状態B→C) において気体が受け取る 熱量をQ2, 定圧放熱過程 (状態C→A) において気体が放出する熱量を Q3 とする。 圧力 2p B To 2 Q2 A→B 定積加熱(W= BC 等温膨張 (AV CA定圧放熱 A V Q3 C 2V 体積 AQ Q2 1 -pV S 2-pV S+pV 3 -2pV S-pV 4 -2pV S 5 -2pV S+pV

写真の問題を教えてください🙇🏻‍♂️

熱力学第一法則 1. 断面積 100 cm²の容器の中で化学反応が起こるとする。反応の結果、ピストンが1.00 am の外圧に 抗して 10.0cm 押し出された。 この過程の仕事 Wを計算せよ。 金 球から水にエネルギ が 2.メタン (分子量 16.04) の試料 4.50gが310Kで12.7Lを占めている。 (a) 0.20 atm の外圧によって, 体積が3.30Lだけ等温的に膨張するときに行われる仕事wを計算せよ。 体として (b) 同じ膨張が可逆的に行われたとしたら、その仕事 Wはいくらか。 (可逆的より理想気体として求 める)(0.01

高校物理の問題です。 （4）の問題で、私は熱力学第一法則を用いて求めようとしましたが答えが合わなくて困っています。 どこが正しくないのか指摘をお願いいたします。

42 1* なめらかに動く質量 M 〔kg〕のピストン を備えた断面積S 〔m〕の容器がある。こ れらは断熱材で作られていて,ヒーターに 電流を流すことにより, 容器内の気体を加 熱することができる。 ヒーターの体積,熱 容量は小さく,無視できる。 容器は鉛直に 保たれていて,内部には単原子分子の理想 気体がn [mol] 入っている。 気体定数をR [J/mol・K〕, 大気圧を Po〔N/m²〕, 重力加 速度をg 〔m/s2〕とする。 ピストン HP 図1 図2 (1) 最初, ヒーターに電流を流さない状態では,図1のように, ピスト ンの下面は容器の底から距離 [m] の位置にあった。 このときの気体 の温度はどれだけか。 (2)次に,ヒーターで加熱したら,ピストンは最初の位置より 12/27 上昇 した。 気体の温度は(1)の何倍になっているか。 また, ヒーターで発生 したジュール熱はどれだけか。 (1)の状態で,容器の上下を反対にして鉛直にし、気体の温度を(1)の 温度と同じに保ったら、 図2のように, ピストンの上面は容器の底か 41の位置で静止した。ピストンの質量 M を他の量で表せ。 (4)この状態で,ヒーターにより, (2) におけるジュール熱の1だけの 熱を加えたら、ピストンの上面は容器の底からどれだけの距離のとこ ろで静止するか。 0168-A (名城大)

オ、が分かりません。詳しい解説をお願いします。

図1のように、理想気体が入った容器 A と容器Bがあり, コックの付 2 いた容積の無視できる管でつながっている。 容器Aの容積は Vo で一 定であるが, 容器Bには滑らかに動く軽いピストンが付いていて容積が変 化するようになっている。 ピストンには常に一定の大気圧 Poがかかって いる。容器Aと容器 B, コック, 管, ピストンはすべて断熱材でできてい る。また, 容器Bには気体を加熱および冷却できる温度調節器が取り付け られていて,気体の温度調節が可能である。 温度調節器の体積と熱容量は 無視できるものとする。 次の文章中の空欄 ア~オ に入る適切な数式を記せ。 はじめ、コックは開いていて, 容器A内と容器B内の気体はともに圧力 Po, 温度 To, 体積 Vo の状態にあった。 その後, 過程 ①~③のように容器内の気体の状態を変化させた。 過程 ① まず, コックを開けたまま気体をゆっくりと加熱した。 これにより、温度調節器から気体へ熱量Q 容積 Vo 容器A 大気圧 Po |!! コック 温度調節器 emm オ:Q 容器B が与えられ, 容器A内と容器B内の気体の温度はともに 2T になった。 加熱後の容器B内の気体の体積は [ア] である。また、この過程で容器内の気体が外部にした仕事はイであり、容器A内と容器B内 の気体の内部エネルギーは,あわせてゥだけ増加した。 過程 ② 次に、コックを閉じ、 容器B内の気体だけをゆっくりと冷却し、体積をV にした。 冷却後の容器B 内の気体の温度はエである。 過程 ③ 次に、再びコックを開いた。 温度調節器を作動させずにしばらく待つと、容器A内と容器B内の気 体の温度はともに To になった。 この過程でピストンの位置は変化しなかった。このことから, 過程 ② で 気体から温度調節器へ放出された熱量はオであることが分かる。 7: 300 イ: 2Povo 7: Q-2P₂ Vo I: 3 To

⬛︎a熱と仕事の関係 W＝jqの式の意味が分かりません qもjも熱量じゃないんですか？ 図で表してもらいたいです

③ 熱と仕事 熱と仕事の関係 物体があらい面をすべるとき, 物体の運動エネルギーは,摩擦力に逆らって動くた めの仕事に使われ、熱が発生する。 このとき, W[J] の仕事は W [J] の熱となる。 また、発生する熱量をQ [cal] とすれば, 仕事 W〔J〕 と発生する熱量 Q [cal] とは 比例する。 W=JQ (J = 4.19J/cal : 熱の仕事当量) 1cal =水1gの温度を 1K だけ上昇させる熱量 1cal=4.19J ⑥ 内部エネルギー 熱運動による全分子の運動エネルギーと, 分子間にはたらく力による位置エネルギ 一の総和。気体では分子間にはたらく力がきわめて小さいので、 気体分子の熱運動 による運動エネルギーの総和が内部エネルギーとなる。 したがって, 気体の温度が 高いほど大きくなる。 © 熱力学第一法則 内部エネルギーの変化を4U [J], 物体が受け取った熱量をQ [J], 物体が外部から された仕事を W [J] としたとき、 次の熱力学第一法則が成りたつ。

教えて欲しいです！🙇🏻‍♀️🙏🏻（3）の問題なのですが熱量（Q3）を加えたけど内部エネルギーが変化しなかったのは気体が外部に熱量と同じ大きさの仕事（Q3）したから結局は内部エネルギーが変わらないということですか！！？

224 熱力学第一法則■ 円筒形の容器の中に, ピスト ンによって気体が封入されている。 気体 リード (1) 気体の体積を一定に保って気体に Q1 [J] の熱量を与えたとき, 気体がした仕事は くらか。また,気体の内部エネルギーはどれだけ増加または減少したか。 2 (2) 気体の圧力を一定に保って気体にQ [J] の熱量を与えたら,気体は膨張した。 とき,気体は W2 [J] の仕事をした。 気体の内部エネルギーはどれだけ増加したか 気体の温度を一定に保って気体に Q3 [J] の熱量を与えたとき,気体の内部エネル ーは変化しなかった。 気体がした仕事はいくらか。 (4) 気体に外部との熱のやりとりがないようにして、 気体が外部に正の仕事 W [J] たとき,気体の内部エネルギーは増加するか, それとも減少するか。 リード D 229 水の 容器の中 割合で熱量 時間の経過 器と氷また 与えた熱は 容器のみが を334J/g, する。この た熱量は「