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Physics Senior High

(3)の問題で浮力の向きが図のようになる理由を教えてください!

物理2次特編3回目 時間:20~30分 1) Po 図のような熱気球がある。風船部分の体積をV, 全体の 質量を Mとする(風船内の空気の質量は含まない)。風船内 の温度は大気の温度とは無関係に自由に制御できる一方, 風船部分には空気の出入りロがあり,風船内の圧力は常に 大気と同じ値に維持される。風船内部の空気を加熱すると, 大気と比べて密度が低くなるため,熱気球は遅力を得る。 地表付近の大気は, 絶対温度To, 圧力 P。であった。気体 定数をR, 空気のモル質量(1mol 当たりの質量)をm, 重 カ加速度の大きさをgとする。以下では, 風船部分の体積Vは一定であり,風船部分以 外からの浮力はないものとする。また, 気球の高さは十分小さく,風船内の空気の圧力は 一様であるとみなしてよい。空気は理想気体として取り扱うことができるものとして,次 の問いに答えよ。 V M M To, Po ア 2 n 初め,風船内の空気は大気と同じ温度であり, 熱気球は浮上しておらず, 地面に接して いた。 Po= (1) 風船内の空気の質量を To,Po, m, R, Vを用いて表せ。 (2) 地表付近の大気の密度 PoをTo, Po, m, Rを用いて表せ。 (3) 風船内の空気の温度をゆっくりと上げていくと, ある温度で熱気球が地面から離れ た。このときの風船内の空気の密度 p」を Po, V, Mを用いて表せ。また,このとき の風船内の空気の温度T,を Po, P1, T,を用いて表せ。 (4) 風船内の空気の温度をどれほど上げることができたとしても,熱気球の質量が大き すぎれば浮上しない。すなわち, 熱気球が浮上することができるとき, その質量 Mは ある値 M。より小さくならなくてはならない。M。を Po, V, gのうち必要なものを用 いて表せ。 (5) To=300 K, Po=1000 hPa, V=2000 m° のとき, M,を計算せよ。 必要なら g=9.8 m/s?, m=29 g/mol, R=8.3 J/(mol-K) を用いよ。有効数字1桁まで求め, 解答には単位も付すこと。 c3) Pit 次に,浮上し始める温度T, が一T。となるように熱気球の質量Mを調整した。 (6) このときの熱気球の質量 MをTo, Po, m, R, Vのうち必要なものを用いて表せ。 その後,風船内の空気の温度をT,よりわずかに上げ, 熱気球が浮上した後すぐに空気 の温度をT,に戻した。すると, 熱気球は地表から h(>0)の高さまで上昇し, 静止した。 大気の圧力と温度は高所では減少することが知られている。地表付近では, 地表からの高 さxの関数として大気の圧力 P(x) と温度T(x) を以下のように定数αおよびβを用いて 近似的に表すことができる。 P(x) =P1- T。 号) T(x) =To-Bx 上式が常に成りたつものとして次の問いに答えよ。 (7) 高さ*での大気の密度をT。 Po m Ra のるキ ン の ロ」

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Chemistry Senior High

氷の結晶の問題です。問4の論述の問題なのですが3枚目の僕の解答はバツされるでしょうか。どなたかおねがいします。

86 第1章 物質の構造 第1章 物質の構造 87 (解答欄) 状態図 問1.「CIA 温 (2001年度 第1問) 度 物質には,固体,液体および気体の状態があり,温度と圧力によってその状態を示 すことができる。下の図は,水の状態図であり、境界線(太線)はそれぞれの状態 間の平衡を示している。ただし,図の軸の目盛は均一ではなく,わかりやすいよう に変形してある。 100 [atm) 0 圧 カ 液体 加熱時間 固体 問2. 間3。 体 積 蒸 気 g b 圧 1 d 気体 100 温度[℃) 0 次の問いに答えよ。問1~問3の略図は,解答欄の図中に示せ。なお,必要ならば、 次の数値を用いよ。 塩化マグネシウムの式景を 96, ブドウ糖(グルコース)の分子量を180 とする。 1気圧のもとで氷の0℃における融解熱は6.0kJ/mol, 100℃での水の蒸発熱は41 kJ/mol である。 圧力 100 温度[℃] 1気圧下で、a点の氷を一定の速度で加熱するとき,a点からd点へ到るまで の温度と加熱時間の関係を略図で示せ。図中に,記号a~dを記すこと。 問2 一定温度のもとで、d点からe点を経てf点へ圧力を上げるときの圧力と体積 の変化を略図で示せ。図中に,記号d~fを記すこと。 問3 c点では水と水蒸気が平衡にある。一定量の水に,少量の塩化マグネシウムあ るいはブドウ糖を等しい物質量だけ加えた溶液をつくったとき,水ならびにこれら の溶液のc点(100℃)付近の温度における蒸気圧線の略図を描け。なお,図中 には,純粋な水を(ア),塩化マグネシウム水溶液を),ブドウ糖水溶液を()として示 問1 に。 せ。 問4 温度一定のもとで,液体に圧力をかけると,通常の物質は固体になる。しかし, 水の場合は上の図のa点(固体)から圧力を上げていくと,g点で融解し,h点 (液体)に到る。加圧によって氷が融解する理由を 50字以内で書け。

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