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物理 高校生

どなたか解説よろしくお願いします!

3 大気圧をPo, 重力加速度の大きさを」とし さて、以下の次の問いに答えよ。 図1に示すように大気中に、鉛直方向にな 止めらかに動くピストンとシリンダーからなる 容器がある。 ピストンの断面積はSであり、シリンダー の底面とピストンは質量の無視できるばねで つながれており、 ばねの自然の長さはLであ る。 初めピストンは, ばねの長さが自然の長 さんになる位置にストッパーで固定されてお り、容器内には圧力Po, 絶対温度To, 物質 ストッパー ピストン 量 [mol] の「単原子分子の理想」気体を封入した(状態I)。 72 000000 ストリバー n (mol) To 容器 断面積 S 図1 容器内には温度調節器があり、内部の気体を加熱したり冷却したりできる。容器は断熱 材でできており、ばね、ストッパーおよび温度調節器の体積と熱容量は無視できるものと する。さらに、大気の圧力は高さによらずP とする。 容器の温度調節器によって, 封入気体をゆっくり加熱したところ, 温度が2となっ たところでピストンは上昇を始めた(状態Ⅱ)。 (1) ピストンの質量を求めよ。 (2)状態Iから状態Ⅱまでの過程で気体が吸収した熱量を求めよ。 さらに、絶対温度が4になるまで,ゆっくりと加 熱したところ,図2に示すようにばねの長さはと なった(状態Ⅲ)。 000000 (3) ばね定数を求めよ。 (4)容器内の気体の圧力と体積の変化 (状態Ⅰ→状態Ⅱ→状態Ⅱ)の過程 5P, を表すP-V図を描きなさい。 ただ し、図中には 「I」, 「Ⅱ」 「目」 Po を描き入れること。 3Po (5) 状態Ⅱから状態の過程において、 容器内の気体が外へした仕事の大き さを求めよ。 2.Po Po (6) 状態Ⅱから状態Ⅲまでの過程で容 器内の気体が吸収した熱量を求めよ。 4T, 温度 図2 SL 43 SL

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物理 高校生

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

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物理 高校生

⚠️至急⚠️ (1)の式の意味を教えてください よろしくお願いします

☆お気に入り登録 実験131 物体の落下による発熱 ② 質量 0.20kg 比熱容量 0.45 J/(g・K) の鉄球を高さ10mの位置から自由落下させ,地面 と衝突させる。 この操作を50回繰り返し 鉄球の温度変化を測 定する実験を行った。 ただし, 空気抵抗は無視し、鉄球のもつ 力学的エネルギーはすべて鉄球の温度変化に使われたとする。 また、重力加速度の大きさを9.8m/s² とする。 (1) 鉄球が地面と衝突する直前の運動エネルギーを求めよ。 (2) 地面と50 回衝突した後の鉄球の温度変化を求めよ。 解説を見る 847 131 物体の落下による発熱② [解答] (1) 20J (2) 11℃上昇する 考え方 基本問題 131 地面との衝突によって失われた力学的エネルギーと鉄球の温度変化に使われた熱 量は等しい。 解説 (1) 力学的エネルギー保存の法則より 求める運動エ ネルギーをKとすると. 0 + 0.20 x 9.8×10 = K + 0 よって, K = 19.6≒20J (2) 地面との50回の衝突によって失われる鉄球の力 学的エネルギーEは, E=50×K=50×19.6 = 9.8×10°J 求める鉄球の温度変化をTとすると, 鉄球の温 度変化に使われた熱量Qは, Q = 200 × 0.45 × AT 題意より. QとEは等しいので. 200×0.45 × △T=9.8×10² よって, AT=10.8.11K 11℃上昇する。 0.20kg( 重力による位置エネルギー mgh におけるmの単位は[kg], 熱量 ATにおける の単位は[g] であることに注意する。 10m

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物理 高校生

物理基礎、熱の問題です。 この問題の解答なのですが、(2)と(3)で有効数字が違うように思います。私なりに考えたのですがよくわかりません。ここで有効数字がそれぞれ違う理由と詳しい説明をいただけたらありがたいです。

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℃ 解説を見る 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 30 比熱c[J/(g・K)〕 や熱容量 C[J/K] を用いた熱量Q [J] の表し方 Q=mcAT Q=CAT センサー 31 融解熱または蒸発熱 L [J/g] を用いた熱量 Q[J] の表し方 Q=mL 温度 30 (°C) o -20 04.2 37.8 50.4 熱量 ×10°〔J〕 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。 (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×4.2x (30-0) したがって, m=100〔g〕 (3) 氷の比熱をc[J/(gK)〕 とすると,Q=mcAT より. (4.2-0) x 10³ = 100 xcx 10-(-20)} 分に注目すると,Q=mLより (37.8-4.2)x 10°= 100 × L したがって, L=336≒ 3.4×10²〔J/g] したがって, c = 2.1 [J/(g・K)〕 また、氷の融解熱をL[J/g] とする。 氷が融解している部

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