(1)についてです。 往復にかかる時間の逆数回、単位時間あたり衝突する、とありますが、これは最初に気体分子がどこにいるかによって変わりませんか？ 例えば、最初に分子がx=0のところにいたら、最初の衝突にかかる時間と二回目以降の衝突にかかる時間は違うと思います。 御回答よ... Read More

発展例題25 気体の分子運動 発展問題 305 306 一辺の長さがLの立方体容器に,質量mの気体分子がN 個入っている。 分子は, 容器内の壁と弾性衝突をする。 (1)1個の分子の速度のx 成分を vx とする。 x軸に垂直な 壁Aが, 1個の分子から受ける力の大きさはいくらか。 N mvxiA L (2)各分子の速度成分の二乗平均を vx とすると,N個の 分子全体から壁Aが受ける力の大きさFはいくらか。 L -L- x (3) 全分子の速度の二乗平均を とすると, 壁Aが受ける圧力はいくらか。 指針 (1) 分子が壁の間を往復する距離 は2Lであり,往復にかかる時間は 2L/vx なの で、単位時間あたり, 壁Aに vx/(2L) 回衝突す る。時間の間では, vxt/(2L) 回衝突する。 (3) 分子の数はきわめて多く, 速度の二乗平均 には,vvvv/3の関係が成り立つ。 解説 (1) 1回の衝突で分子が受ける力 積は,-mux-mvx=-2mvx であり,その反作 用として, 壁Aは2mvx の力積を受ける。 分子 は、時間の間に, vxt/(2L) 回衝突するので, mvx 2 力の大きさは, Vxt ft=2mvxx f=- 2L L 20x2 (2) =vxなので,力の大きさFは、 N F=Σ- mvx2 Nmvx2 L L F Nmvx2 (3) 圧力は, p= L2 L3 Nm v² Ux から, p = 3 3L3

(1)についての質問です。解答で、cx＝ccosθとしてるところが何故かわからないですx-z平面上で光速cで運動してるなら納得できるのですが、x-y-z平面で運動するならc＝(cx2+cy2+cz2)1/2乗になると思いました。

56 光の粒子性 一辺がLの立方体の容器内を振動数 の多数の光子が光速cで不規則に運 動している。 この容器の面と光子は完全 弾性衝突するものとし, プランク定数を んとする。 光子の運動量の向きはその速 度の向きと一致しているので、光子の運 L S2 y (3 動量の成分は,速度のx 成分 Cx を用 いて、 X L | × cx と書ける。 さて, cx>0 として,t秒間に1個の光 であり,その間に面 子がx軸に垂直な面Sに衝突する回数は(2) Sが受ける力積は (3) となる。 光子の運動方向は十分不規則であ りの平均値はx=(4) × c2と書ける。そこで、容器内 の光子数をNとすると, 全光子から面Sが受ける力は (5)と表さ れる。 したがって,この光子気体の圧力P は, 体積Vを用いて (6) となり,単位体積あたりのエネルギーUを用いると, P=(7) と書 (名古屋大+東北大+大阪府立大) ける。 Level (1)~(7) ★ Point & Hint 光の圧力(光圧)の問題。 気体の分子運動論をバックグラウンドとして解いて いく。 HECTURE (1) 光子の速度ベクトルと運動量ベクトルは (2) 右のようになる。 Cx=ccos0 であり px= hv C cos 0 = =hyxCx c² ※子は面に2の距離を動くごとに C 速度 C 運動量 Dx

物理の「気体の法則と分子運動」の範囲の部分で この式の答えが40.1になる計算の方法が分かりません！ 教えてください🙇‍♀️🙇‍♀️

□ 27℃, 1.0×10 Paの状態で, 体積 1.0m² に含まれる空気の分子数はいくらか。 気体の状態方程式:YV=RT 「m」を求めるため式変形 (1.0×105)×1.0 PV=SRT MRT=PU n = DV RT, キ n = 8.3×(27+273) 1.0×105 8.3×300 10x105 2990 1.0×105 どうしたら答えが「Gal」になるのか 2 2.4×103

さっぱりわからないです。 誰か物理が得意な方教えてください。

④ 断熱膨張) ETで表される。 いま、ピストンを+x方向に一定の速さw (v≫w) で動かそう。 (t=0でx=L) 量m)が閉じ込められている。 気体の速度成分は=== 図のように断面積Sのシリンダーと可動するピストンでN個の気体分子 (1個の質 mN A があり, NAはアボガドロ数である。 また全エネルギー (内部エネルギー)は U=- 3 NR. 2 NA RT の関係 MA NE L ピストン T AMS S T → W THE X O (i) 1個の粒子がピストンにあたってはねかえったとき(e = 1), x方向の速さは いくらになるか。 ひx, wなどを用いよ。 @2007 (ii) 1個の粒子の1回の衝突による運動エネルギーの変化はいくらか。 (ω'の項は 無視してよい) () watが小さくて1秒間でピストンにあたる回数がで表せるとすると, At秒 2L 間でのこの粒子の運動エネルギーの変化 A'はいくらか。 (iv) N個の粒子で考えた場合, At秒間での運動エネルギーの変化AEはいくらか。 上 の関係式とAV = SwatおよびT, V, AV を用いて答えよ。 (v) At秒間での温度変化 AT を, T, V, AV を用いて答えよ。

問3についてです。 容器の中の空気の圧力が回答をみると図35-3では下向きに図35-4では上向きになってたりしてる理由を教えてほしいです。

*第35問 次の文章を読み, 下の問い (問1~3)に答えよ。 (配点 12 18分 れ、底面を上にして静かに手を離すと, 図1のように, 円筒中の水面が外部の水 より少し下がった状態で,鉛直に静止した。 外部の大気圧をPo, 水の密度を 一端を閉じた質量M, 断面積Sの円筒を,内部に少し空気が残るように水中に入 力加速度の大きさを」とする。円筒は熱を通さず、円筒の厚さは無視できるもの する。また,円筒内部の空気は、常に水温と同じ温度であるとし,その質量は に比べて十分小さく無視できるものとする。 DISO OST 大気圧 Po 質量 M, 断面積 S 問2 水温を測定したところ15℃であり、円筒内の気柱の高さはだった。その状 態から,水温を43℃まで上げた。 このとき気柱の高さはの何倍になるか。 最も適当な数値を,次の①~⑥のうちから一つ選べ。ただし、外部の大気圧 はPo. 水の密度はpのままであるとし、水の蒸発は考えないものとする。 2 倍 ① 0.3 ② 0.9 ③ 1.1 ④ 1.5 ⑤ 2.2 ⑥ 2.9 問3次に,図2のように円筒を鉛直に保ったまま引き上げると,円筒内の水面は 外部の水面からんの高さまで上がった。 このとき,手が円筒を上向きに支えて いる力の大きさを表す式として正しいものを、下の①~⑥のうちから一つ選べ。 3 p 図 1 Po h 問1 円筒の内部の空気の圧力を表す式として正しいものを次の①~⑥のうち から一つ選べ。 1 第2章 熱と気体 ①Po- Mg S ②Po Mg ③Pos ④ PS - Mg 図 2 ⑤ PS PS + Mg 3 Mg-pShg ② Mg ① Mg + pShg ④ Mg + pShg + PoS ⑤ Mg + PS ⑥ MgpShg + PS

赤い文字の式の右辺はどうやって求めたものですか？ これは公式で暗記するものですか？

かめてみるとよい。 (5) 分子の運動エネルギー(の平均値)は1/2=122MT と表せる。 2N E→Aは等温変化でTが一定。 よって 1/12mo も一定。 (ハ) (6)B→C→D で気体は膨張し灰色部分の仕事をし, 圧力 B A

（4）と（5）がわからないので教えてください。 お願いします。

辺の長さLの立方容器内の理想気体に L ついて考える。 ある分子(質量m)の速度 のx成分をひとすると 1回の弾性衝突 によりこの分子がx軸に垂直な壁 W に与 える力積は (1) である。この分子は時 間の間にW と (2) 回衝突するから, この間にWに与える力積は (3) である。 (3)である。 したがって, 容器中の全分子 N 個についての v2 の平均値 vs を用いる と全分子が W に与える力は (4) となる。 また分子運動はどの方 向についても同等であるから, v2 は'の平均値v で書き換えられる。 2 x このようにして圧力P は を用いてP= (5)となる。一方,この 理想気体の状態方程式としてPとTの間には,気体定数R, アボガド ロ定数N を用いて (6)の関係式が成り立つので、分子の運動エネ ルギーの平均値 1/2 muはTを用いて (7) と表せる。 そして、この 理想気体が単原子分子からなるとすると, 内部エネルギーUはTを用 いて U=(8)と表せる。 (北海道大)

物理の進め方についてです。 ようやく力学の基礎(物理基礎ではなく講義本レベルという意味です)が終わったのですが、講義本ではこの後熱力学に入ります。このまま講義本の単元通り進めるか、先に波動や電磁気などの重い分野からやった方がいいかなど、アドバイスがあれば教えてください！また... Read More

力積の考え方がわかりません （力の大きさ）=（一回の反射による力積）（一秒間に入射する光子の数）がわかりません そもそも瞬間的な衝突にたいして時間tを持ち込む感覚がわかりません

解答 (1) 2h 入 (2) E入 he (3) h 指針 波長の光の光子は,運動量ｶ= =1/7. エネルギーE= 9 入 (光子の数)=- 2E C もつ。光子が鏡で反射するときのようすは、気体の分子運動論と同様に 考えることができる。 解説 (1) 図のように, 光子が鏡で反 射したとする。 右向きを正とすると,鏡 で反射するときの光子の運動量の変化は. 光の波長を用いて, = (光のエネルギー) (光子1個のエネルギー) 反射前 hc 入 h 反射後 / 2 h 2h (-1/2) - ^ /- = - 入 入 光子の運動量の変化は, 光子が受けた力積に相当する。 作用・反作用 の法則から、光子が鏡におよぼす力積は,光子が鏡から受けた力積と 2h 逆向きで同じ大きさとなる。 したがって, 求める力積の大きさは である。 入 2h EX 2E × 入 hc C ◆正の向き 鏡| //* hc (2) 光子1個のエネルギーは なので, 1秒間に入射する光子の数 入 を m E EX hc hc 入 (3) 鏡が受ける力の大きさは,鏡が単位時間あたりに受ける力積の大 きさに等しい。 (1), (2) の結果を用いて, ( 力の大きさ) (1回の反射による力積) × (1秒間に入射する光子の数) とを 用して, 数値を2乗の に整理している。 ○反射した後の光子は 向き(負の向き)に進み、 運動量は負となり, と表される。 気体の分子運動論と じように考えることが きる｡ ●Eは、鏡の単位面積あ たりに毎秒入射する光の エネルギーである。 395

物理 気体の分子運動 問3 の答えが③になるのですが、 解き方が分からないので教えていただきたいです🙇‍♂️

★★第43問 次の文章を読み、 下の問い (問1~4) に答えよ。 (配点 16 ) 図のように,容積 V の容器とピストン付きシリンダーを細い管で連結した。は じめ道新宿にあるコックは閉じられている。シリンダー内には圧力ん。 体験で 単原子分子理想気体が入っている。 容器, 連結管, ピストン, シリンダーはすべて 断熱材で作られている。 ただし, 気体の物質量(モル数)をn, 気体定数をRとする。 V₁ Do ① 3po Vo ② 4po Vo 8V 問1 気体の内部エネルギーはいくらか。 正しいものを次の①~⑤のうちから 一つ選べ。 1 [1251 26poVo 4 8po Vo ⑤ 12po Vo ピストンをゆっくり押して気体の体積をV にした。 ただし、 気体が断熱変化す るとき, (圧力) × (体積)=一定が成り立つ。 問2 気体の体積がVになったとき, 気体の絶対温度はいくらか。 正しいものを. 次の①~⑤のうちから一つ選べ。 ① PoVo 8nR 32pVo nR 8povo nR ① 12po Vo 64po Ⅴo nR 2 16poⅤo nR 問3 気体の体積が8VからVoに変化するとき､気体がピストンからされた仕事 Wはいくらか。 W= 3 ② 24po Vo ③ 36poVo ④ 48po Vo