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Physics Senior High

物理の熱力学が全く理解出来ません 誰か解説お願いします...

講義問題 3 気体の状態変化 図1のように、水平な姿勢を保ったまま鉛直方向になめらかに動くピストンを備えたシリン ダーがあり,内部に単原子分子の理想気体がn〔mol]封入されている。ピストンの質量は M〔kg〕, ピストンの底面積はS[m²] で, シリンダーとピストンはいずれも断熱材でできていて,気体に出 入りする熱は完全に遮断されているものとする。 また,シリンダー内部には体積が無視できるほ ど小さい加熱用のヒーターが設置されている。外気の圧力をp 〔Pa〕, 気体定数を R〔J/mol・K〕, 重力加速度の大きさをg〔m/s2] として,以下の各問いに答えよ。 問1 最初,ピストンの底面がシリンダー内底面より高さ] [m] の位置で静止してつりあってい る。このときの状態を状態1とする。状態1におけるシリンダー内の気体の圧力p 〔Pa]を po, S, g, M を用いて表せ。 問2 状態1におけるシリンダー内の気体の温度T〔K〕をn, R, po, S, g, M, æ」を用い て表せ。 問3 状態1より, ヒーターを用いてシリンダー内の気体に対して Q [J] の熱量をゆっくりと与 えたところ, ピストンは徐々に上昇して, 図2に示すように高さ2 〔m〕 の位置で静止した。 このときの状態を状態2とする。 状態1から状態2へ変化する過程で, シリンダー内の気体 がピストンに対してした仕事W [J] を pi, S, m1, T2 を用いて表せ。 問5 問4 状態1から状態2へ変化する過程におけるシリンダー内の気体の内部エネルギーの変化量 AU [J] と,ヒーターによって与えられた熱量QをP, S, π1, 2 を用いてそれぞれ表せ。 その後,ピストンを動かないように固定した状態でシリンダー内の気体をゆっくりと加熱 したところ,十分時間が経過した後に, 気体の温度は状態2より AT [K] [上昇して一定温度 となった。このときの状態を状態3とする。 状態2から状態3へ変化した過程で加えた熱量 が,状態1から状態2へ変化した過程で加えた熱量と等しいとき, ATをn, R, pi, S, 1, 2 を用いて表せ。

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Physics Senior High

教えてください

8 816 0.92 [6] -2-10 2. 図1のような滑らかな斜面上をボールが転がる運動を考える。 ボールを点 0 から斜面に沿って上向きに10 6 m/sで転がしたところ、ポールは等加速度直線運動をし, 6.0秒後には斜面に沿って下向きに 2.0m/sの速さに なった。 次の問いに答えよ。 斜面上向きを正とする。 (1) ボールの加速度を求めよ。 -2-10 12 (2) 点0から斜面に沿って上向きに最も離れるのは何秒後か。また,そのとき点 0から何m離れているか。 (3) 6.0s後までにボールが移動した道のり(移動した距離の和)はいくらか。 6 (4) ボールが点Oに戻ってくるのは何秒後か。 7 (6) ボールが斜面をすべりきる(点Qに到達する)のに何秒かかるか。 2.0m/s ち 10m/s/ 10 P 6.0s後 24m X-kot that? 図 1 v = rotat 0=10-20 次に図2のように、同じ斜面を用いて物体Aと物体Bを運動させた。 まず, 物体Aを原点Oからx軸正の向 きに速さ10m/sで発射する。 その後 2.0秒後に物体Bを原点Oからx軸正の向きに速さ10m/s で発射した。そ の後、物体 A,Bはx軸上で衝突した。 物体 A, B は x軸上 (斜面上) では (1)で求めた加速度で運動する。 次の問いに答えよ。 vt-2/t² (G) B を投げてから [s] 後のBの位置を式で表せ。 B=1ct-tz t (7) AとBが衝突するのは, B を発射してから何秒後か求めよ。 図2 price 0 1130 C24 1120 180 15 2012 Tor トル グ

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