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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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Science Junior High

1⃣の(5)の電熱線dで発生する熱量の式の中に0.2Aとあるのですが、これの求め方を教えてください。

中学セミナー 7講座 理科 解答シート3 3 B 採点しよう! 1 回路と電流 図1の回路で, 電熱線a に加わる電圧 図1 と流れる電流の大きさを調べ, 表の結果 を得た。抵抗が30Ωの電熱線bと電熱 線 cを使った図2の回路で, 電流計は50 mA, 電圧計は2.4Vを示した。 図2と同 じ電熱線bと電熱線d を使った図3の回 路で,電流計は200mA, 電圧計は3.0V を示した。 ( 31 新潟改) 図2 電圧〔V〕 0 0.5 1.0 1.5 2.0 電流 [mA] 0 20 40 60 80 - 広 Ulia RS - I ( 12点×5) 電源装置 Q+ 〇〇 電熱線a 電源装置 電熱線b 30Ω 電流計 電圧計 + 〇〇 電源装置 10.2A ~ 電圧計 電熱線㎝ (1) 作図力UP 図1の回路について, 電 熱線aに加わる電圧の大きさと流れる 図3 電流の大きさとの関係を表すグラフを かきなさい。 (2) 図1の回路で, 電熱線の抵抗は何 Ωですか。 (3) 図2の回路で, 電熱線cの抵抗は何 Ωですか。 (4) 図2の回路で, 電熱線b が消費する電力と電熱線cが消費する電 力の合計は何Wですか。 (5) 図3の回路で, 電熱線bと電熱線dで40秒間に発生する熱量の合 計は何ですか。 電熱線b 309 スイッチ -0.1A Pl スイッチ 電熱線d AAAA n 電流計 電流計 スイッチ 電圧計 (2) (3) 100 (4) 電流〔〕 (1) mA 40 80 60 20 808 0.5 11.0 1.5 電圧 〔V〕 25 18 0.12 組 36 2.0 Q C W J 番名前 これで解決! 1 (1) 採点基準スペシャルへ (2) 1.0V÷0.04A=25Ω (3) 2.4V÷0.05A=48Ω 48-30=18Ω (4) 2.4V×0.05A=0.12W (5) 電熱線bで発生する熱 量... 3.0V÷30Ω=0.1A, 3.0Vx0.1A = 0.3W, 0.3W×40s=12J 電熱線dで発生する熱量 ・・・3.0V×0.2A=0.6W, 0.6W×40s=24J 発生する熱量の合計は, 12+24=36J 2注意(2) 銅+酸素→ 酸化銅 +0- 酸素は分子で存在する ので○○にする。 +00-

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