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Physics Senior High

内部エネルギーの保存の問題から質問です 画像につけた赤丸のpはなぜ先に求めたp=8/5p0を使うのですか?

がたった後の気体の圧力かと,温度Tを求めよ。気体は単原子分子理想気体とす。 AT 4。 2p0 基本例題 23 内部エネルギーの保存 2つの断熱容器A, Bが体積の無視できる細管で結ば れていて,それぞれの体積は3Vo, 21V6である。Aに圧 カ2po, 温度 Toの気体を入れ,Bに圧力 po, 温度3T。の 気体を入れてコックを開いた。 コックを開いて十分時間(工 3V。 がたった後の気体の圧力かと, 温度Tを求めよ。気体は単原子分子理想気体と B To ST。 2V。 指針 気体の混合で,外部と熱のやりとりがなければ内部エネルギーは保存される。 解答 混合の前後で内部エネルギーの総和は保存される。単原子分子理想気体の内部エネルは 3 3 さ「U=;nRT」は, 状態方程式「かV=nRT」を用いて「U=;V」と表されるので 2 (混合前のA) (混合後の全体) (混合前のB) 3 -×0×2V0= 8 よって p= o 3 ;×20×3V%+× カ0×2V6=;×カx(31V。+21V0) -×bX(3Vo+2V) 2 2 2 混合の前後で,気体の物質量の総和は変化しない。物質量は「n=2V RT!と表されるのt (混合前のA)(混合前のB)(混合後の全体) 200×3Vo」D0X2V%_@×(3Vo+2V) R×3T。 15か 20po (R:気体定数) よって 20oVo_5か% RT。 RT 3T。 T ゆえに T=DD To= 3 ×× T=r。 8 Do× To= 4p0 5

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Physics Senior High

教えてください。

局 次の文章を読み, 次の問いに答えよ。 屋さが無視できる半径 の球形の空洞容器 (球吉) がなめらかに動くビス トンのついたシリンダーと体積の無視できる細管でつながれている。初め。 細管は暑じられていて球殻内のみに質量 w の単原子分子 W 個からなる理 想気体が封入されていた。 分子の1 つが速さ ゥで運動していて, 図1 のように角 の で球殻に衝突し ている。 衝突前後でこの分子の速さは変わらず, その速度は球面に垂直な 成分の向きのみが逆になる。 この衝突によ る分子の運動量の変化 | 力積として球殻に与えられる。分子どう しでは衛突しない場合, この分子 は衝突から次の衝突までの珍重距刻 イー] を速さ で移動し。 時間ーワウー」 ごとに衝突をくり返す。つまり。 角 の で球疫に衝突する分子は 図1 1 1 同当たり思積(ア) を球殻に与える条突を単位時間当たりーエー] 回起こすので, この分子が球殺に与える単位時間当たりの力積の大 し チ となる。このように, 分子 1 個が球殻全体に与える力積の大きさ (オ) は衝突角 9 によらないことがわかる。 平均の速さがっの分子 個からなる気体は大きさカ ] のを表面積 4rS の球殻全体に及ぼしているので、和気体の圧力は の「キコx(-) ご ことがわかる。この となる。 球殻内部の体積 衝で をとおくと, 気体の圧力と体積の積 の” は気体分子の運動エネルギーの総和に比例することが4 YO宮キー 7た4 ヵレと温度 の の理想気体の状郁方程式 のアー を7 (をはボルツジマン定数) との比較から. 微視的な気体分子 1 個当たりの運動エネルで が尼視的な量の温度 7 で表せる。したがって, 巨視的な量の気体の内部エネルギーも[ ク |メ7 と表せる。 ⑦⑰ [アナレグ に適切な式を入れよ。 に 半党 都にせ この気体が体積を保つて温度人から 47 だけ変化するとき, 気体の[-い_] の変化は(ク)X47 となる。一万、 一定体積の気人は外 コー 気 部とやり 事をしないので, | ろ 」より, 気体に出入りした熱量と気体の内部エネルギーの変化は等しい。このように、 定体積の気体が外部 とりするエネルギーの種類は熱のみで, その量は変化前後の温度差 47 のみによることがわかる。 次に, 気体の体積が変化できるように細管を開いた。 け変 所 4 これから、埋度了 を保つて体 この気体が温度 7 を保つて体積からわずかに 4P だけ変化するとき, 気体がする仕事は NATやセ- となる。これから が 積が 炉 からその $倍の So に変化するときの気体がする仕事は &71ogS となる。 一方, 一定温度の気体の (い) は変化しないので、 (の) か ら, 気体に加えた熱量は気体がする仕事に等しい。したがって 等温変化する気体に出入りした熱量を昌度でわった量は NAogS のよう ご に変化前後の体積比 $のみによる。 ② [むしラリ に送功な族句を入れよ。

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Physics Senior High

なぜ電流は等しくなるのですか?

引72012 學具据特大」 DS r 0①ひ 46 の⑦ 売還9記識 3 0 抵抗ん, BID』 F の抵抗値をそ# 1ぞれ 次式が成りたつ。 人Rs Ro、 Reとおく。 訪ニ0 のとき で 凍 As Ap コ _ ar 4p2 よって 只= 玉。 に ニ4A た。 および 到。 の抵抗値が だ、A。 および だょの抵抗値が 2 なので、 抵抗DF を流れる電流はそれぞれ カ, (⑫ 2 7 と おける。キルヒホッフの法則 T を川いると ムーな士本用へai ① また a のような団回路 1、2 を考えるとキルヒホッ フの法則より 7だ7かー 三0縛二 ② :コ2 7C73 YE ③ ②式より カ+ム=27 これと①式より = SO ③④ ④ 式を③ 式に代入すると | レ=全R7すR7」 よって ヵ=寺 に ゆえに ちーラ5. なーッ ダムる / 7 (3 十分時間が経過したとき, コンテンikita は 0 である。ここで, 抵抗 A, Bを流れる電流74, 7 は等しく, これを7 とおく。図bのような団回路 3 を考 でにーーー え, キルヒホッフの法則を用いると と 2Z7十7 よって 7= 図bの点G, 点H での電位 。, 』 は, 点」を基準とし たときそれぞれ 2r r Vo=2R7 = 全-。Yョ=ニ7ニー であるから,、 コンデンサーの極板問の電位湊は 二 と表せる。 ゆえに, コンデンサー の基本式 「のニCY」 より。 求める電気語O は CV ーーイデ

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