この問題の解説をお願いします

Tac 18]- 20 【問題6】次の文章を読み,問1から問3に答えなさい。 (解答番号 物質量n mol の単原子分子の理想気体の状態を, 図のように変化させる.過程 A→Bは定積変化,過程B→Cは等温変化, 過程C→Aは定圧変化である.状 態Aの絶対温度を T, 気体定数をRとする. 楽 A- PoVeこnPT。 B:3PaVo=MPTB 圧 力 レPoVo= ルPTC B 3P。 Cm) . 10- P。 A ;C V。 3V。 体積 図 日口 I

自信が無いので合っているか確かめて欲しいです！間違っていた場合教えてくれると嬉しいです！！また問5の⑵が分からないので教えてくれると嬉しいです！！よろしくお願いいたしますm(_ _)m

円乳道の中心を通る鉛直線と床面との交点を点Aとする。 ばねからはなれた小球が床に到達する位置 と点Aとの間の距離を, グ, m, @, h, gのうち, 必要なものを用いて表しなさい。 図1のように, なめらかに動くビストンを持つ円筒形のシリンダーが水平に置かれており, その内部に 2 単原子分子からなる理想気体が閉じ込められている。シリンダーとピストンには断熱材が用いられてお り,これらを通した熱の出入りはないものとする。また. シリンダー内側には気体を均一に加熱および冷却 可能な温度制御装置が設置されている。これらの装置は圧力かの大気中に置かれており, 気体の体積は Va 温度は Tである (状態A)。 状態Aの気体に温度制御装置を使って熱を与え, 図2のようにピストンが右方向にゆっくりと移動したと ころで加熱を停止したところ, 気体の体積は Vs. 温度は Ta となった (状態B)。 重力加速度の大きさをg, ピストンの質量を M, 断面積をSとして, 以下の問いに答えなさVい。 問1 温度 TAを, po, Va, VB, Tpのうち, 必要なものを用いて表しなさい。 |問2 状態Aから状態Bへの変化にともなう内部エネルギーの変化を, po, Va, Va, Taのうち, 必要なもの を用いて表しなさい。 問3 状態Aから状態Bへの変化にともなって温度制御装置が気体に与えた熱量を, o, Va, Va, Ta のうも 必要なものを用いて表しなさい。 問4 状態Bから, 温度制御装置を停止させたまま, ビストンがシリンダーの下側になるようにゆっくりる シリンダーを90° 回転させた。 すると, 図3のように, ビストンは状態Bでの位置よりも下方に移動し 旺文社 2022 全国大学入試問題正解

どうして振動して静止するのかがわかりません また、pv図を状態1から状態2の範囲で書くならどのようになりますか? 分かる方いたら教えて下さい

答えにいたるまでの過程について,法則,関係式,論理,計算,図などの中から適宜選んで簡潔に書け。 図のように,異なる断面積の円筒部A, Bをもつシリンダーが、 真空中に鉛直に置かれている。円筒部Aには,気密性を保ちつ つなめらかに動く質量Mのピストンがはめ込まれている。円筒部 Aの断面積はSで,その長さは十分長くピストンが外れることはな い。円筒部Bは断面積 aS(aは1より小さい正の定数),長さLで 底面が閉じている。AとBは,相互に中心軸を合わせて,その中心 軸に垂直な円環状のシリンダー壁C(円環部C)で連結されている。 シリンダーとビストンで密閉された空間には,物質量nの単原子分 子理想気体が封入されている。図のように,ビストンの位置をCか らビストンの底面までの距離z(rz0) で表す。シリンダーおよび ビストンは断熱材でできていて,シリンダー壁の厚さは無視できる。 また,円筒部Bの内側底面には,体積および熱容量の無視できる加 熱冷却器がとりつけられている。重力加速度の大きさを g,気体定数をRとして,以下の設問に答えよ。 設問(1):以下の 7)~ )]に入る適切な数式を,{ し,与えられた文字がすべて必要とは限らない。なお,同じ記号をもっ口 はじめ,ピストンはCから距離』(ェ>0) の位置に静止していた。このとき,気体の圧力は Po=(アM, 9. S, a}],体積は Vo=(イS, L, x, a}], 温度は To=(ウM, g. n, R, L, x, a} である。この状態を「状態0」とする。 つぎに,気体をゆっくり冷却したところ,ピストンはゆっくり下降して気体の温度が T= M, 9. L, n, R, a}] になったときに r=0 となり,ビストンはCにぴったりと接し静止した。 それと同時に冷却をやめた。このとき,気体はピストンの面積aS の部分にのみ接している。ビストンが Cに接したときの気体の圧力は Po=|7)]であるので,ビストンはCに接した直後にCから抗力 N=オM, g. a}]を受ける。 ビストンがCに接した状態で気体をゆっくり加熱したところ,気体の圧力が P=(カM, 9. S, a}], 温度が T;=[(キM, g. L, n, R)口になったとき,ピストンはCから離れた。その瞬間に加熱をやめた。 ピストンがCから離れる直前の状態を「状態1」とする。Cから離れたピストンは,Cに再び接すること なく、しばらく振動運動を行ったのち静止した。このときのピストンの位置をェ=2,気体の温度を T。 とする。この状態を「状態2」とする。状態1から状態2に変化した過程で気体の内部エネルギーの変化 は AU=[(クn,R, T, T}], ビストンの位置エネルギーの増加分はヶM, g, L, )]である。この 過程において,気体とピストンを合わせた系と,それ以外の系(加熱冷却器を含めた外部)との間にエネル ギーのやりとりはないとすると,エネルギー保存則より関係式 ク)]+ ) ]=0 が成り立つ。すなわち,気体の内部エネルギーとビストンの位置エネルギーの 和は保存する。この関係式と,理想気体の状態方程式を用いると, I2=L, a, T:=[サ{T, a}]であることが分かる。 設問2):状態0(体積 Vo, 圧力 P) から出発して状態1(体積 Vi, 圧力 P)に至る 設問(1)の過程を,圧力Pを縦軸,体積Vを横軸にとったP-V図として表せ。 ただし、状態1の気体の体積をViとした。解答では,V軸上に V。と Viを,P 軸上に P。とPを明記せよ。また,変化の方向を矢印で表せ。 ピストン 質量 M 断面積S 円筒部A 円環部C 円筒部B- L 断面積 aS 加熱冷却器 )の中に与えられた文字を用いて答えよ。ただ 口には同じ数式が入る。 P 0

明治大学理工学部2007の物理大門Cです イの答えが理解できません。解説していただきたいです。

図のように、ビストンをはめた2個の円筒容器が細い管でつながれ, 鉛直に立 てられている。左側の容器は、断面積が S, であり、 ピストンの質量は M、 であ る。右側の容器は、 断面積が S, であり、 ピストンの質量は M。 である。 右側の 容器の底には弁が付けてあり、 そにから容器内に水または気体を導入できる。 左 側の容器の底近くにはヒーターが取り付けてあり、 2個の容器内部全体を加熱で きる。この装置に使われている材料は,すべて、無視できる熱容量を持ち、ま た。熱を通さない。 重力の加速度の大きいをg.気体定数をR. 大気の圧力を poとして答えよ。 はじめに、2個の容器を水で満たした。すると,図la)に示すように、左右のビ ストンは、 それぞれ底から高さh」およびょの位置で静止して、 h」 くhとなっ た。このとき、 左側のピストンが水から受ける圧力はア である。そし て、M、 とM: の間には、 イという関係がある 次に、水を容器内から排出して, 右側のビストンの上に質量Mのおもりを 乗せ、容器内をnモルの単原子分子理想気体で満たした(図b)。すると、2つ のピストンは底から等しい高さhのところに静止した。このときの気体の温度 はTであった。2個の容器をつなぐ細管や弁につながる細管の体積を無視す ると,h= ウ である。また,右側のピストンに乗せたおもりの質量は M= エ である。ここで、ヒーターに電流を流して、 気体をゆっくりと m熱た その結里 何体の祖 け ATt

明治大学理工学部2007の物理大門Cです イの答えが理解できません。解説していただきたいです。

図のように、ピストンをはめた2個の円筒容器が細い管でつながれ, 鉛直に立 てられている。左側の容器は, 断面積が S」 であり、ピストンの質量は M, であ る。右側の容器は, 断面積が S2であり,ピストンの質量は M2である。右側の 容器の底には弁が付けてあり,そこから容器内に水または気体を導入できる。左 側の容器の底近くにはヒーターが取り付けてあり,2個の容器内部全体を加熱で きる。この装置に使われている材料は, すべて, 無視できる熱容量を持ち, ま た,熱を通さない。重力の加速度の大きいをg,気体定数をR, 大気の圧力を poとして答えよ。 はじめに,2個の容器を水で満たした。すると,図(a)に示すように, 左右のピ ストンは,それぞれ底から高さ h」およびh,の位置で静止して, h」<haとなっ た。このとき, 左側のピストンが水から受ける圧力は ア である。そし て、M」とM:の間には, イという関係がある。 次に,水を容器内から排出して, 右側のピストンの上に質量Mのおもりを 乗せ,容器内をnモルの単原子分子理想気体で満たした (図 b))。すると,2つ のピストンは底から等しい高さhのところに静止した。このときの気体の温度 はTであった。2個の容器をつなぐ細管や弁につながる細管の体積を無視す ると,h= ウ である。また,右側のピストンに乗せたおもりの質量は M = エ である。ここで,ヒーターに電流を流して,気体をゆっくりと tn執1た その結里 気休の担確け 1Tだ1+レがれ のHの ラ

（ケ）の問題では、（容器内の気体がピストンに対してした仕事）＝（ピストンが容器内の気体からされた仕事）として前後の位置エネルギーの変化を調べてW=mgh としてはなぜだめなのでしょう？どこの考え方が違っていますか？

(22 図2のように、 鉛直方向になめらかに動くピストンが上部にとりつけられているシリンダー 状の断熱容器があり,大気中で水平面上に置かれている。容器の内側には電気抵抗値がrの電 熱線がとりつけられている。ピストンの質量は mであり, その断面積はSである。容器, ピ ストン、電熱線の熱容量は無視できるとする。 その容器の中にnモルの単原子分子の理想気 体が閉じ込められている。気体定数を R, 大気圧を P.. 重力加速度の大きさをgとする。 はじめに、ピストンは静止しており, 容器内の気体の温度は T。 であった。このときの容器 内の気体の体積はV= である。 つぎに,電熱線に一定の電圧Eをかけて、電流を時間tの間流したところ, ピストンはゆっ くり上に移動した。このとき, 電熱線から容器内の気体に供給された熱量はQ= (キ) であり、容器内の気体の温度Tは, 定圧モル比熱C。とn, Q, Toを用いて, T= となる。ここで定圧モル比熱C, は, Rを用いて C, = である。このとき, 容器 内の気体がピストンに対してした仕事Wは, ピストンが上に移動した距離をhとすると, である。ここで、hはQ, Pe. 第, g, Sを用いて Pe. 親,9, S. ねを用いてW= 分) となる。 際 ピストン 、電熱線 W E 断熱容器 図2

２番目の1行目の式でくくりだしをしても答えと同じ符号になりません 上手く答えに導いてほしいです

5 子理想気体の比熱比はである。 3 (2) 状態1から状態2に至る過程について, 気体の内部エネルギー変化 AU12, および気体が外部 へした仕事Wi2 を求めよ ptat 商熱 , V Ti P, 8V ニ 《解答) (1) ポアソンの公式より, Te P。 1 P(8V)/3=PV/3 P 32 4 また,状態方程式より, |PVi= nRT, , P- 8Vi = nRT (2) 単原子分子理想気体ゆえ,内部エネルギー変化は, ↑ TI PV$ = <金) P, T。 8P。 1 Th P 3 3 3 9. AU12 = nRT -nRT、 (8P, - P)Vi= -PI V. .T2 三ー 8 断熱変化においては AU12 = -Wi2 ゆえ, O 9 W12 = -AU12=PVi.

なぜ温度が等しくなるのですか？

4. 以下の設間の解答を所定の解答欄に記入せよ。 解答中に分数が現れる場合は既約 分数で答えよ。なお, 導出過程は示さなくてよい。 熱を通さない断熱材でできた内側の断面積Sのシリンダー容器(以後, 容器と 呼ぶ)がある。気体定数を R, 重力加速度の大きさをgとする。 (A) 図1のように容器を鉛直方向に固定し, 熱を通す透熱材 (熱をよく通す素材) でできた熱容量の無視できる質量 Mのピストンを容器内側の中央に設置して, ビストンの上側と下側にそれぞれ1 mol ずつ(合わせて2mol)の単原子分子の 理想気体を入れた。 ピストンで密封された上側と下側の理想気体の圧力, 体積, 温度はともに等しく,その圧力を P。体積をV%温度を T, とする。この状態 を状態1とする。/ 次に状態1で容器の中央に設置されていたピストンの固定を外すと,ピストン は鉛直下方にゆっくりと距離aだけ移動して静止した (図2)。この過程におい て,ピストンで仕切られた理想気体は常に平衡状態に達しており; ピストン上側 の理想気体の圧力はP, 体積は Vで, ビストン下側の理想気体の圧力は P, 体 ん 積はVらであった。この状態を状態2とする。なお, ピストンと容器の間に摩擦 力はなく,ピストンは鉛直方向になめらかに動くことができる。また, ピストン と容器のあいだに隙間はなく, ピストンで仕切られた理想気体は反対側に漏れ出 品。 ることはないものとする。

画像の(エ)(カ)~(ク)を教えて頂きたいです (ウ)(オ)に関しては、同じ気体、同じ体積の容器なので、一様になるということでよろしいですか?

すす オりさ れるbt () 地 図2のように、断熱材料でつくられた2つの容器1、IIがある。IとIは連結部を介して連社+ れており連結部にはコック (開閉弁) がある。コックが閉じられているとき、1とIIの間の気休の 移動、熱の移動はない。また、Iと IⅡの容積はそれぞれ容積V [m°]で等しく、連結部の容積は考> なくてよいものとする。 図2の状態では、コックは閉じられており、1、 IIにはそれぞれ、1 mol 2mol の同じ単原子分子理想気体が入っていて、I、IIの気体の圧力は、それぞれP。[Pal、3P.[p-1-a あった。気体定数をR [J/(mol· K)]として、 以下の設問に答えなさい。 I コック II 1 mol 2 mol V Po V 3Po / Bus) 図2 (or) の (ア) 1の気体の温度をT, = To[K]とするとき、 IIの気体の温度T2[K]は、 次のどれか。 (11) [解答群]の。 。 。 ①1. の To 6 2 6 2T。 2 3 (イ) Iと IIの気体の内部エネルギーの和[]は、 次のどれか。 (12) 3 [解答群]0RT。 RTo の RTo ⑤ 2RT。 ⑥ 6RT。 0 (ウ)次に、コックを開いてしばらく放置したときの、I にある気体の物質量 [mol]は、 公りとす か。(13) 7 11 [解答群] ① : o 6 2 2 4 6 (エ)前問(ウ) のとき、 IIにある気体の温度[K]は、 次のどれか。 ( 1 4)

過去問の解答がないため、解答のみでもいいのでお願いします。

化学 問題 I [1] 第4周期までの元素の周期表を次に示す。この表に関して,間1~間7に答えよ。 族 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13|14 15 16|17| 18 周期 1 H He 2 Li Be B C N 0 F Ne Na| Mg |A| siP|s|| Ar 3 S 4 K Ca Sc| Ti V Cr| Mn Fe| Co Ni | Cu | Zn | Ga| Ge 「As Se | Br |Kr 間1.表中にある元素の中で非金属元素の数はいくつか。 問2.表中にある元素の中で遷移元素の数はいくつか。 問3.第2周期の元素の中でイオン化エネルギーが最も小さい元素はどれか。元素記号で答えよ。 問4.第2周期の元素の中でイオン化エネルギーが最も大きい元素はどれか。元素記号で答えよ。 問5.第3周期の元素の中で電子親和力が最も大きい元素はどれか。元素記号で答えよ。 問6.表中にある元素の単体の中で単原子分子として存在するものはいくつか。 問7.メンデレーエフが 1869年に発表した周期表は,元素を何の順に並べてあったか。