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Physics Senior High

(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか?

142 熱 49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔mol]の 単原子分子の理想気体が入っていて、圧力と温 TOK] は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は 〔kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており、容器の底からの高 さはLQm] である。 気体定数をR [J/mol・K], 重力加速度(m/s²] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ, 温度が T1 [K] になったときM が上に動き始めた。温度 T と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け高さが2.2L[m]となった。このとき の温度 T [K] を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W 〔J〕 と気体に加えた熱量 Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして,外力を加えてMを ゆっくりと押し込み、元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T3 〔K〕 を求めよ。 また, このとき気体がされた仕事 W 〔J〕 を求めよ。 ただし、この断熱変化の過程では圧力と体積Vの間に (京都工繊大) はPV =一定の関係がある。 Base M ヒーター 10000 Cv= Level (1), (2)★ (3)★ Point & Hint (1) 前後の状態方程式と、ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える。 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では, 気体がする仕事 = PAVとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 γは比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので,y= =1/12/2/12/2R=7/3/3 となっている。あとは第1法則の問題。 5 h= 単原子分子気体 nRT U= 3 5 = 2R CP=R 2 ※ この3式は「単原子」のとき LECTURE 初めの気体の状態方程式は ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = nRT …..……② (1) そして,このときのピストンのつり合いより PS = Pos+Mg...... ③ T₁=To+ _MgL nR4 ①〜③ より 定積変化だから より (2 そして (2) Pi での定圧変化が起こる。 状態方程式より P₁S³/L=nRT₂ また, Q=nCvAT= PSL = nRTo ...... ① T₂ = ³2 T₁ = 3 (To+ MgL nR W2 = Pi4V = Pi P.(S. 3/L-SL) Q2=nCpAT = n 状態方程式より 5 2 第1法則より より 49 熱力学 nR(T₁-To) = MgL 2 2 T3= ③ -T₁ (3) 高さまで押し込んだときの圧力をP3とすると P.(S-L)* = P.(SL) P3= 3 PS を用いて. Ws = Mg AU』を調べ ( 4U2=2R(T-T)) 第1法則 4U2 = Q2+(-Wa) を用いて Qを求めることもできるが、まわりくどい。 =1/12P.SL=1/12nRT=1/12(nRT,+MgL) ②を用いた .. T = n. 52 R (T₂ - T₁) = (nRT. + MgL) 143 ピストンが動いて も上図の状況は変 P.S わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 'P・SL = nRT3 ...... ⑤ - (3) ³T = (3) (T. + MgL) 'T nR 2nR (T₁-T₂) = 0 + W₁ P1 = (2)(2)-1) (nRT. + MgL)

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Physics Senior High

(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか?

49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔[〔mol] の 単原子分子の理想気体が入っていて, 圧力と温 度TOK]は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は Mi [kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており, 容器の底からの高 さはL][m]である。気体定数をRJ/mol・K], 重力加速度を[m/s2] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ、温度が T1 〔K〕 になったときM が上に動き始めた。 温度 T1 と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け、高さが12/23L 〔m] となった。このとき の温度T2 〔K〕を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W2 〔J〕 と気体に加えた熱量Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして, 外力を加えてMを ゆっくりと押し込み, 元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T 〔K〕を求めよ。 また,このとき気体がされた仕事 W [J] を求めよ。 ただし, この断熱変化の過程では圧力Pと体積Vの間に は PV 3 =一定の関係がある。 (京都工繊大) Base 771 3 Level (1),(2)★ (3)★ Point & Hint Cv= Cp= ※ この3式は「単原子」のとき (1) 前後の状態方程式と, ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える。 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では,気体がする仕事=P⊿Vとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 ♪は比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので, y = = 12/12/12/2=121238 となっている。あとは第1法則の問題。 M -R ヒーター 10000 単原子分子気体 3 U= -nRT 2 5 R LECTURE (1) 初めの気体の状態方程式は PSL = nRTo ...... ① ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = RT ...... ② そして、このときのピストンのつり合いより PS = PS+Mg..... ③ MgL Ti = To+ nR QinCvAT=- R(T₁-To) = 32 MgL ① ~ ③より 定積変化だから P1での定圧変化が起こる。状態方程式より PS・・ S/L=nRT2 4 (2) より そして そ T₁ = 3 T₁ = 2 (T. + Mg L nR W₁ = P₁AV = P₁ (S. 3/L-SL) より 49 熱力学 状態方程式より (3) 高さまで押し込んだときの圧力を P3 とすると B 第1法則より PS T3 = Mg また, Q2=nCAT=n212R(T2-T)=(nRT+MgL) 4U』を調べ ( 4U2=220R (T-T) 第1法則 4U2 = Q2+(-W)を用いて 4U₂ Qを求めることもできるが、まわりくどい。 143 P.(SL) = P.(SL) ( ∴. P3= P1 PS ピストンが動いて も上図の状況は変 わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 =1/23PSL=/1/2nRT=1/12(nRT+MgL) ②を用いた (2) *P₁.SL = nRT .... (3) ³T₁ = (3) ³( T. + MgL) 'T= nR 2nR(T₁-T₂) = 0+W₁ W₁ = (2) ² (2) ³-1} (nRT. + MgL)

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Engineering Undergraduate

この問題の解き方と解答教えてください。

2/17 カ学 1 SETTEMBER, OSEPT (1) RAOUNDARIETAR COVE にマークのよ。 GUNDA (2) ARYSTOTELI-LOTRO CADIA 3 N 68. CONEN- CONUERANEO [D]e 834 TH 2 1-6. PANGU. ACP. PRECISA COME A-02.CommITAGRO-TE NETGES NYELT. ICFO (1)-(3) COLL (税込町) 203 (取外曲) DOM 054 VEST [A1-14 -2. 345 WAD DOON 300m 2 T. LABEL (6. MI) 0.285, co . . . . 1785. 1 BOLMAYAG -PERF W36-76 ST.00662. EME[AST 4240 *A J CORATOR [014 れた代入すると 100 242 ELT. WALA. [c]. GOVER WAL 010 @ -13- 8212 17640 8:30 CMOA そのといわれる。 FOR RASAFTENENGO [Al-til KƏLƏRDƏNA, (UN PAR), CORVER[A]-[1 2. 4-4-2 (neste cas 【マーク。 PLEMEN [A] STAG. UNFORALTE-Ac ( れている) chaiset. (6. MWIY) 1 SECCORT GRE (税抜) 2016-) UTA, RECOUD. PAG. D. DIELB, INTER ダイン (+2 TEMA:CTURER *W ただしである。 BE のボルト CARTONS ステップ M BET !!! 101 ※W -2x) SERTAL, torr sat FOR KANGAT+TEN@HEMENDANTAS, [A] [12 4-18 用する CACA 2 DEC -1 SORRYMON CORPORATORLG MARISORS (1)-(3) BALLFORESTEZIS (3) MIREAST-N OLTELLO F Nego, co [C】マーク 4 3. 機械力学 75 (2)モード OMDA (1) [cly- TOMT (1) CM2. AEL. 020-FERROOMYS and (ORTOGRAPHIEDERFLOOFINIR FRÐ (RGE PA DE 0920 ON[1](29-242 mal しおりとつ 26-1522 RX-7250 600 CONUENTINO [A]-HL #-0311 (7. 工業材料) 1-14). GROB (1)-(3) GRAL, 58, NR. ORESTERIS (1) [8] -742 SFD KMD boxer FRATELELOT 7+124-365 152 Poes AND D 2012 の中から選び CADA 3. 機械力学 つように RESCO FUNERALTONLYVS, #FOUR (1) (1) WARDOOR-AURT, KOURITES WER-CAFEZO マークが 1 (2) DECEMBLANTATEESSAK F (3) WATC. FASO BUR END (5) Dボルト1本あたりに生ずるせを下記から一つ選び、 TOD (7. 工業材料 and *** [4]-[1] (6) から一つ選び、その 0427 ISL CARRO 86. 2009 OMER oncem: »6. [4] » save av TENTION! 160L AND 101 (1 2Wink TEMPIZZA CATED, ACEASE -11- [F] [H]ND 240 W 3627 28-(4+0) ISL 10-30 10 「60LD BARRO BARRA REEN (3)OL.C012430-50TLOS [+] n. Sea totLT. [H] Ye 作である。 anD 300 anD 1300 CADIA SENOPTI よりも少ない 077BSZAMOGIA, ŠMANTENYOSHAT. [1] (3) つったになるための その番号をCにマークせよ。 (東八番) 28-(a+b) WR "Dr (and) 5. 工学 エンジンして EAT EGINTURASSIN, BLEON, RICH MIT ただし、 R-(a+b) S. UZGUBIC [D] U ENCURSU CANG RAL 4010 W∙r-(a+b) 28- サイは、 サイクルこわれる。 GREL KALELECTIE COM[8] CAST BRING ELT. ROLUNAPE I URONICASTL= [C] LTHOR(E6264/160G. C 3. LİCEN にした仕事 (248) YAL フェライト [1 ranns Xよりもされた <-12- 201² PRISE 800-t 900-1/1 価格 BRANS 2つしたものであ 28-(a+b) ②マルテンサイト よりも少ない るときに、[1]する。また、 よりも多いときに、 マークせよ。 ただし、使用は不可である。 SHBA, CATER 9, 20 不 にしたりに DVN montage, toge[A]-[11 【C】がれるが、一般にはこの 【C】 または ID という。また、こい、これより大きな 【 @ WO セメンタイト TO しなくても、ひず は現れないことが多い [H] USTOLLE. BTOOFS (0,2%) [G] n. すなわち なお にあたっては、さらに しなければならない。

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