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物理 高校生

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)

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化学 高校生

化学の問題です。 (4)の問題の意味と答えの導き方がわかりません。 教えていただきたいです。 答えは104.5度です。

第1問 次の文章を読み、以下の問いに答えよ。答えの有効数字は3桁とする。 or 原子は直径が 10-10m程度の粒子であり, 1個の 取り巻くいくつかの電子から構成される。 (a) (a) は陽子と 陽子の数と (b) の数の和を (c) という。 同一の原子番号で 問1. が 異なる原子を互いに (d) と呼び,同一の元素からなる単体で性質の異なる物質 を互いに (e) と呼ぶ。 (a) (e) と に適切な語句を記入せよ。 (a) の周りを (b) からなり, 問2. 原子 A の原子番号は8で,図1に下矢印 (↓)で示した。 分子 M は,1つの 原子Aと2つの水素原子Hからなる分子であり,① 液体の分子 M の生成熱は 286 kJ/mol である。 T (1) 図1の縦軸は,原子の性質を示す数や量を表している。縦軸を表す (i), (Ⅱ) (iii) に最も適切な語句をア~クから選んでその記号を解答欄に記入 せよ。 ア 電子数 イ 価電子数 次に、第一イオン化エネルギー (kJ/mol) ウ 原子半径 (nm) オ 単体の沸点 (℃) カ 単体の密度(g/cm²) キ 単体の融点(℃)ク 電子親和力(kJ/mol) (2) 分子 M を表す電子式を記せ。 (3) 分子 M内に形成されるH-A間の結合として最も適切なものを以下から 選んで解答欄に記入せよ。

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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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