赤で線を引いたところはどのような計算をしているのですか？

66 解答 2024年度 解説 芝浦工業大 芝浦工 と表 《熱機関のサイクル》 (イ)状態方程式より PV=nRT V= nRT P となるのでこれとPV =一定の関係から とな であ W20 前期日程 物理 nRT = nとRは一定であるから 5 P-T=- PT= 求める仕事を Wi とする。 状態 I から状態Ⅱは断熱変化であるため、 理想気体に出入りする熱量は0である。また,このときの理想気体の内部 3 エネルギーの変化は、12/2nR(ToT)である。 熱力学第一法則より 3 状態Ⅰ→Ⅱ:0=- 0= nR (T-T.) + W₁ 9 Wi= -nRTo とな れま る (ハ)求める温度をT とし,状態 I, II での理想気体の圧力をそれぞれ R P2 とする。 (イ)で導いた関係式を適用すると P.T. = P(+) P=2°P J となる。 状態Ⅱから状態Ⅲにおいて, ピストンにはたらく力は常につり合 っているため、理想気体の圧力はP2で一定である。 状態方程式は 状態Ⅰ:Pi (Sh)=nRT ...... ① 状態Ⅲ:P2(Sh) =nRT ......② となり,② ① より P2 T3 P1 To P2 T3=T= P2 1 F T D とあ るス

8番の答えが⑤だと次のページの図2のグラフのようにv-tグラフがsinではなく-sinのグラフになってと思ったんですがなぜ違うのでしょうか？（x-tグラフの式を微分するとv-tグラフの式になるのでcosの微分は-sinであるためこのように考えました。） どなたか教えてくださ... Read More

問1 時刻 t における物体の位置を表す式として最も適当なものを,次の①~⑥ のうちから一つ選べ。x= 8 ① Asin t k k k ② A COS t ③ A tan t m m m k k ④ - A sin, t ⑤ - A cos t - A tan m m t m 問2 次の文章中の空欄 ア ~ ウに入れる記号と語句の組合せとして最 も適当なものを,後の①~⑧のうちから一つ選べ。 9 ア の向きになる。 等速円運動をする物体の加速度の向きは図1において その正射影と考えることができる単振動の加速度の向きは図1において イ の向きになる。 また, 単振動の加速度の大きさが最大になるのは ウ である。 ア イ ウ ① (a) (c) 振動の端 ② (a) (c) 中心 ③ (a) (d) 振動の端 ④ (a) (d) 振動中心 ⑤ (b) (c) 振動の端 ⑥ (b) (c) 振動中心 ⑦ (b) (d) 振動の端 (b) (d) 振動中心

この問題のウはなぜA→Bの定圧変化を聞かれているのになぜ断熱変化を考慮してΔUを0にするのですか？

物理 問3 次の文章中の空欄 ウ . エ のを,後の①~ ⑨のうちから一つ選べ。 に入れる式の組合せとして最も適当なも 4 容器の中に密封した理想気体を、図3のように, A→B→C→A の順にゆっく りと変化させた。A→Bは定圧変化, B→Cは断熱変化, CA は等温変化であ る。ABC で囲まれた領域の面積をW, 曲線 AC と横軸で囲まれた領域の面積 をW2 とする。 このとき, A→B で気体が吸収した熱量は I である。 A→B→C→Aのサイクルにおける熱効率は ウ である。 また, 圧力 A B W₁ W2 図 3 体積 ① ④ ウ W1 W1 W1 W2 W2 ⑥ ⑦ ⑧ © W2 Wi+W2 Wi+W2 Wi+W2 W1 W1 W1 W1 W1 W₁ W₁ W1 W₁ I W2 Wi+W2 W2-W1 W2 Wi+W2 W2-W、 W2 Wi+W2 W2-W1 -67-

1番の問題でこのように解いてはいけないのですか？ また、駄目ならその理由も教えて欲しいです

リード D 第13章気体分子の運動・気体の状態変化 127 258 気体の状態変化 単原子分子理想気体を容器の中に 封入し,圧力』と体積Vを図のA→B→C→A の順序でゆっく り変化させた。 A B は等温変化であり,その際気体は外部か ら熱量Q を吸収した。 次の量を, Do, Vo, Qのうち必要なも のを用いて表せ。 (1) A→Bの過程で気体が外部にした仕事 WAB Po C B 0 Vo (2)B→Cの過程で気体が外部にした仕事 WBC と気体が吸収した熱量QBc (3) CAの過程で気体が外部にした仕事 WcA と内部エネルギーの変化⊿UcA (4)1サイクル (A→B→C→A) の熱効率e 3V V 例題 48,261,262,263 応用問題 物

この問題の問4、問5が分かりません。 答えと解説、両方ともお願いしたいです。

2 軽くてなめらかに動くことのできるピストンの付いたシリンダーを考える。 以下の問いに答え よ。 なお、解答用紙には答えに至る説明あるいは計算過程も記述せよ。 ( 60点 ) 問1.はじめはピストンが固定され、図のようにシリンダー内が薄い仕切り板により体積 1/3V[m²) および 1/2 V[m])に区切られているものとする。 体積 1/32V[m]の部分には温度 [K] 圧力 3P [Pa〕の単原子分子理想気体が入れられており,もう一方の部分は真空状態になっている。 この状態から内部の気体がピストンの外に出ないように仕切り板を静かに取り外し、 十分時 間が経った後の状態を状態 A とする。 状態 A の気体の圧力を求め, V, TP のうち必要な ものを用いて表せ。なお、この過程においてシリンダー内の気体は断熱状態に置かれている ものとする。 3P'v=Q+ 3 13 3 3P. T 真空 E PV 状態 Aの気体に対して,ピストンを固定したまま熱量 Q, [J] を加えたところ、 気体の圧力が上 昇した。 この状態を状態Bとする。 次に, 状態Bからピストンの固定を外し、 気体の温度を一定 に保ったまま, 気体の体積が2V[m²〕になるまでゆっくりと膨張させた。 気体が膨張した後の状 態を状態C とする。 ここで状態Cの圧力は状態 Aの圧力よりも大きかった。 その後,状態Cか ら気体の体積を保ったまま、 気体の圧力を状態 Aと同じにした。 この状態を状態Dとする。 最 後に,状態Dから気体の圧力を保ったまま、 気体の体積を状態 Aの体積まで圧縮した。 問2. 状態 B の気体の圧力を求め, V, P, Q」 を用いて表せ。 問3. 状態Cの気体の圧力を求め, V, P, Q を用いて表せ。 問4. A→B→C→D→Aの一連の過程を熱機関のサイクルとみなしたとき,このサイクルに おいて気体が外部に対して正負にかかわらずゼロではない仕事をした過程はどこか。 対応す る過程を下記の(a)~(d)から全て選択し, 解答欄の所定の場所に記入せよ。 また, 過程B→C において気体に加えられた熱量を Q2[J]としたとき, サイクル全体で気体が外部にした仕事 の総和を求め,V, P. Q2 を用いて表せ。 (a) A-B (b) B-C +Q 2V (c) C-D (d) D-A 7. 問5. 問4のサイクルにおける熱効率を求め, V, P. Q, Q2 を用いて表せ。 ご PV @a,+PV. 3 2 Q,+P EV

物理です （4）について質問です 答えが5PVになるのですが、RTを使ってはいけないのでしょうか？ （1）でRTを解答として使っていますし、文字の指定はないように思えるのですが、なぜ5PVに変えているのでしょうか？

2018年度 物理 27 問2 単原子分子の理想気体を,図1の矢印の向きに状態A から, 状態 B, 状態 C.状態D を経由して,再び状態Aまでゆっくりと変化させた。各状態の 圧力と温度は図1に示されている。 また,状態Aにおける体積をVA〔m3〕と する。定積モル比熱を 3 2 -Rとして, 以下の問いに答えよ。 (1)この理想気体の物質量 〔mol〕を求めよ。 (2)状態B,C,D の体積を求めよ。 (3)状態AからBの過程で気体が外部にした仕事〔J]を求めよ。 (4)状態 AからBの過程で気体に加えられた熱量 〔J〕を求めよ。 p (Pa〕 Bの 2po → に なれる物質がある。 この名がある。 水 や塩化カリウ ことである。豆乳ににがD投入す マグネシウムである。 がりの最も知ら < po C 皮が得られる。このタン! ►T(K) 20 To 2 To 図1

解答を教えて欲しいです お願いします🙇‍♀️

(I) 図のように,n モルの単原子分子理想気 体を体積Vo, 温度T の状態Aから, A→B→C→D→A と状態を変化させた。 状 態AとBは体積が V で, 状態CとDは 体積が2V である。 また, この図におい て,状態Dを表す点および状態Cを表す To 点はそれぞれ直線 OA および直線 OB の延 温度 40fc 2nRTo nRT 2 B 2To HD inRTo PRTO A CAT 長線上にある。 気体定数をRとして, 以番 V。 0 下の文中の 2 Vo 体積 の番号を解答欄に記入せよ。 内に入れるのに適当なものを解答群の中から1つ選び,そ 用いると, Tc= B→Cの状態変化は,温度と体積が比例関係にあることから,(6) 4本であ る。 状態Cの体積は2V であるから, 状態Cにおける気体の温度Tc は, To を 状態Aにおける気体の圧力PAは,PA= (1)13 である。 また, 状態Bに おける気体の温度は2T であるから,その圧力は DA の (2)35 倍であること がわかる。 また, A→Bの状態変化において,気体が外部にした仕事は (3)29 内部エネルギーの増加量は (4)1 気体が吸収した熱量は (5)である。 Vo (AHO) NX (?) pv = n (7)28 である。 B→Cの状態変化において気体が外部にした 仕事は (8)18であり、吸収した熱量は (9)24 である。 DAの状態変化は (6)であり、 状態Dにおける気体の温度TD は, TD= (10)である。 3nRT=Q-2nRT A→B→C→D→Aのサイクルを熱機関とみなし, 1サイクルで気体が吸収した 高 熱量と外部にした正味の仕事の比 (熱効率) を求めると, (11)32 であることが わかる。また,このサイクルの圧力と体積の関係を表すグラフは (12) のよ ZARTO. No = 2nRTo うになる。 Pop Vo V₂ 2PVo=nRto 43 7×2 82 B Te

物理重要問題集2024 大問71番の（3）なのですが、シャルルの法則は、初期状態と状態2で一定ではないのですか。

必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直に 立てられている底面積S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo〔kg〕のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho〔m〕からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g〔m/s2] とする。 物体 M [kg] ピストン Mo〔kg]- h [m] ho[m] 初期状態 単原子分子 理想気体 状態 2 図1 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ To [K], 気体の圧力』が大気圧と同じPo〔Pa〕, ピストンの高さがん。 〔m〕である。まず、ピ ストンの上に質量 M[kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し,高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し,高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり、この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 [Pa] (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4) 状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのV図を図2にかけ。 (6) このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 0 V[m³] 図2 (8)M=2Mo, Mo= PoS =2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕

重要問題集　物理　71 問題を解く上では必要がないのかもしれませんが、どうしても初期状態でのピストンにかかる力のつり合いが気になります。 自分で立てた式では、 P0S=M0g+P0S となってしまい、M0が0になってしまいます。 そもそも大気圧がかかる面積... Read More

(火) 54 ⑨ 気体分子の運動と状態変化 必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 物体 M [kg] 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直にピストン Mo[kg]- 立てられている底面積 S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo [kg] のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho 〔m〕 からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g[m/s] とする。 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ h[m] ho〔m〕 初期状態単原子分子 状態 2 理想気体 図 1 To [K], 気体の圧力が大気圧と同じPo [Pa〕, ピストンの高さがん 〔m〕 である。 まずビ ストンの上に質量 M [kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し, 高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。 状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し, 高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり,この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 [Pa] (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4)状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのか-V図を図2にかけ。 (6)このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 図2 V[m³] (8)M=2Mo, Mo- PoS g h=2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕 B 応用問題 ◇72. 〈半透膜で仕切られた2種類の気体〉 思考) 図1のようにピストンのついた 2 領域 1

赤線引いたところってなんでそう分かるんですか？🙇‍♂️ 右のグラフを見て吸熱か放熱かパッとわかる考え方教えてください🙇‍♀️

ょう。 これ から 一定量の理想気体をピストン 5 のついた容器に閉じ込め、図 圧力 図10-23 のグラフのように圧力と体積を変化 B させた。 る。 B→Cの過程では,気体の温度を A→Bの過程では、気体の体積を一 定に保ったまま1500Jの熱量を加え A C 一定に保ったまま (1500Jの熱量を加え 0 → 体積 態まで戻し、外部から1000Jの仕事をされた。 る。 C→Aの過程では、気体の圧力を一定に保ったままピストンをAの状 このようなサイクルを描く熱機関の熱効率はいくらか。 た物 すな 化 てび 着目! P-V図を見てもわ 元流でかるように,このサイクルで 解く! 圧力 気体が熱を吸収する過程は、 A→BとB→Cです。 一方, C→Aは外か ら仕事をされ,温度も下がり、熱を放出 する過程です。 吸熱 吸熱 図10-24 END A そこで,熱効率の分母にくる気体の吸 収した熱量は, A→BとB→Cの2つの過 程で吸収した熱量を足せばよいですね。 放熱 → 体積 それを4Q吸収として, 4Q 吸収 =1500+1500 3000 〔J〕 次にこのサイクルで気体が外部にした正味の仕事を求めましょう。 A→Bは定積変化ですから、気体は外部に仕事をしません。 B→Cは等温変化ですので,気体の内部エネルギーの増加⊿Uは0です。 そこで,熱力学第1法則, 4Q=⊿U+PAV で, ⊿U=0ですから,