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Physics Senior High

解答 解説教えてください

レポート② 【 思考・判断・表 金属名 比熱容量 現】を見取る問題 銅製容器 断熱材 銀 0.24 金属球の正体を知るために,比 熱容量を測定することにした。 はじめに, 金属球 (試料) の質量 と銅製容器の質量を測ると,そ れぞれ 10.0gと40.0gであっ た。 図のように, 銅製容器を断熱 銅 0.38 亜鉛 0.39 金属試料 27.0 °C 鉄 0.45 アルミニウム 0.90 材で囲み、中に 75.0g の水を入れ温度を測定すると, 25.0℃であ った。この中に, 沸騰した水の中に入れて十分時間がたった金属球を入れると,やがて全体の温度 が 27.0℃となった。 主な金属の比熱容量はJ/(g・K) の単位で上表のようにわかっており,水の比 熱容量は 4.2 J/ (g・K) である。 単位もつけて解答すること。 ヒント: 教科書 P100 P101 (1) 水が得た熱量はいくらか。 (P.101 参照) (2) 銅製容器の熱容量はいくらか。 (P.100 参照) (3) 銅製容器が得た熱量はいくらか。 (P.101 参照) (4) 金属球の比熱容量を x J/(g・K) とするとき,金属球の失った熱量はいくらか。 (P.101 参照) x を用いて表せ。 (5) 金属球の比熱容量を x J/(g・K) とするとき, 熱量の保存の式を立てなさい。 (P.101 参照) (6)この金属球は表中の金属のうち何であったか。 名称を答えなさい。 (P.101 参照) (1) 実験誤差が発生していることも考慮すること。 (2) (3) (4) (5) (6)

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Physics Senior High

問題には直接関係ないのですが、B→Cの反応が等温変化なのにグラフが直線なのはなぜですか? 等温変化のときは曲線だと覚えていたので違和感があります...

262 ここがポイント 理想気体の状態方程式は、気体の圧力を、体積をV,物質量をn, 気体定数を R, 絶対温度をTと すればV=nRT である。 特に,単原子分子であれば、その気体の内部エネルギーは U=12nRT=123Dで与えられる。 解答 (1) グラフより pv=pc なので, pc を求めればよい。B→Cは等温変化で あるから, ボイルの法則を B, Cに適用して pcx(10×10-2)=(2.0×105)×(5.0×10-2) pc=pv=1.0×10 Pa また,状態方程式を用いて PDVD 1XRTD よって TD=PDVD R (1.0×10)×(2.5×10-2) (W 8.3 3.0×10²K)--W+0= TЯ-40 (2)状態Aの温度を TA とすると 3 AUDA = 1/2× -×1.0×R(TA-Tb) 状態方程式を用いて DAVA TA=- 1.0×R' VA=VD であるから = PDVD Tb=- 1.0×R AUDA-RTA-TH =R (DA― DD) × VA R 01+0=ULT PA-VA-PPT - VALPA-PD) 100XRTLST YoxR = 12 ((2.0×10)-(1.0×10×25×10の人 = 3.75×10°≒3.8×103J 東日 直頰 (3) 右図 V(X10-2m³) ボイル・シャルルの法則を用いて, 状 態 A, B, C の温度 TA, TB, Tc を求 める。 10 7.5 (1)より,T= 3.0×102K であるから T=2Tn=6.0×102K 5.0 B D 2.5 T=Tc=2T=4Tb=12×102K A→B, C→Dは定圧変化であるか ら, シャルルの法則が成りたち, Vと 0 3.0 6.0 9.0 12 Tは比例関係となるので, グラフは原点に向かう直線となる。 T(X10²K) FUL

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Physics Senior High

(1)の問題を1からわかりやすく教えてください 式をどのように立てるのか詳しく教えていただきたいです お願いします

基本例題21 熱機関の熱効率 基本問題 174, 175 仕事率 70kW,熱効率30%のディーゼル機関がある。この熱機関は,重油を燃料とし て仕事をする。1.0kg あたりの重油の発熱量を4.2×107Jとして,次の各問に答えよ。 (1)ディーゼル機関が1時間にする仕事はいくらか。 (2)仕事を1時間したとき、仕事に変わることなく外部に捨てられた熱量はいくらか。 (3) 仕事を1時間したとき, 消費された重油は何kg か。 指針 (1) 仕事率は, 1s間あたりの仕事 である。 すなわち, 70kW=70×103W の仕事率 では, 1s間に 70×10°Jの仕事をしている。 (2) 熱効率が30%なので、 重油の発熱量のうち, 30%が仕事に変わっている。 3) 1時間の重油の発熱量からその質量を求め る。 ■解説 (1) 1時間は60×60=3600sであ る。 求める仕事 W'[J] は, W' =70×10°×3600 = 2.52 × 10° J 2.5×10J 2) 重油の1時間あたりの発熱量を Q [J] とす ると、 熱効率の式 Te= W' -」 から, (1) で求め Q₁ た値を用いて, 0.30= 2.52×10° Q₁ Q=8.4 × 10°J 外部に捨てられた熱量を Q2[J] とすると, W'=QQ2 の関係から、 Q2=QW'=8.4×10 -2.52×108 =5.88×10°J 5.9×10°J (3) 1時間に消費される重油の質量を m[kg] すると, 1時間の発熱量 Q, [J] は,次のよう 表される。 Q=m×4.2×107 したがって,(2)のQの値を代入すると, 8.4×108 Q1 m=. = =20kg 4.2×107 4.2×107 6. 熱とエネルギー

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