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物理 高校生

なぜ「BからAへ」水素分子が移動すると分かるのですか?

基本例題38)連結された容器内の気体 基本問題 292, 293 B 容積0.10m°の容器Aと容積0.20mの容器Bを細管でつ A なぎ,容器の中に,温度 27℃, 圧力1.0×105 Paの水素を入 れる。Aの温度を 27℃に保ったまま,Bの温度を127℃にす るとき,容器中の圧力はいくらになるか。また,温度条件を 変えたことによって,何mol の水素が細管を移動したか。ただし、細管の容積を無視し、 気体定数を8.3J/(mol·K) とする。 0.10m 0.20m に保たれるので, natne=na'+ng 指針 まで,BからAへ水素分子が移動する。このとき, Aの物質量は増え,Bの物質量は減るが,AとB の物質量の和は一定に保たれる。 容器A,Bの中の圧力が等しくなる 5 式0, 2, 3, ④を各物質量について整理し,式 6に代入してかを求めると, (1.0×10°)×0.10 (1.0×105)×0.20 最初,AにnA[mol), Bに ng[mol), 最終的に,Aにn'[mol], Bに ng'[mol]の水素 があるとする。最終的な圧力をp[Pa]とすると, 各状態でのA, B中の理想気体の状態方程式は, 最初(A):(1.0×10°)×0.10=nA×8.3×300…① 最初(B):(1.0×10°)×0.20=ng×8.3×300 最終(A):p×0.10=n,'×8.3×300 最終(B):p×0.20=ng'×8.3×400 また,変化の前後で, AとBの物質量の和は一定 解説 8.3×300 8.3×300 p×0.10 8.3×300 p×0.20 8.3×400 これから,p=1.2×10°Pa …6 また,式①から, na=4.01mol となり、式⑥を③ に代入すると,n,'=4.81mol となる。したがって, BからAへ移動した水素の物質量は、 n-n=4.81-4.01=0.80mol 2 3) 0.8mol 01x00

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物理 高校生

(3)の問題で、解説の最後の=R+(μ'dcosθ)まではたどり着いたのですが最後dを代入してからどのようにしたら答えになるのかが分かりません。

187.仕事と運動エネルギー ●質量2.0kg の物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ 3.0m/s で通過 した瞬間から, 速度の方向を含む鉛直面内で一定の角日だ F(N) F Oト 10m け上向きに力F[N] を加えた。カFの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。また, cos0=0.80 とす 8.0 る。 2.0 (1) カFが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=D10m の点を通過する瞬間の速さひは何m/s 10 x [m) 100 か。 こ 代 108.保存力以外の力の仕事 ● 半径尺の円 弧状のなめらかな曲面ABがある。円弧の上 端Aと円弧の中心0の高さは等しく, 円弧の最 下点Bと0を通る線は鉛直である。その右側に HT はなめらかな水平面 BC と傾角0のあらい斜面 CD がある。いま, 円弧の上端Aから質 量mの小物体を静かにはなしたら,円弧にそってすべり降り,さらに斜面 CD にそって のほり始めたが,点Cからある距離を進んだ点Xで速度がいったん0になった。その直 後に逆もどりをして, 円弧面のある高さの点Yに達したところで再び速度が0になった。 小物体と斜面との間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。 (1)小物体が最初に円弧の最下点Bを通過するときの速さかはいくらか。 (2) CX 間の距離dはいくらか。 (3) 小物体が逆もどりをして円弧面をのぼったときの最高点Yの高さHは,点Bを基準 にしていくらか。 R A X D B メ 末 ( 大のびの (東京電機大 改] > 105 ヒント 107. カFの分力 Fcos0のみが仕事をする。(F-x 図の面積)×cos0 が, Fのした仕事となる。 108.動摩擦力は, 斜面の上り, 下りともに物体に対して負の仕事をする。

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物理 高校生

(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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(2)でB地点の力学的エネルギーは運動エネルギーだけの力ということですか?弾性力による位置エネルギーは働いていないのですか? よろしくお願いします🙏

M+m 基本例題 24 保存力以外の力の仕事 ト105 点Aを境に左側がなめらかで右側があ らい水平面がある。点Aより左側のなめ らかな水平面上で,ばね定数 100N/m の ばねの一端を固定し,他端に質量 1.0kg の物体を置く。ばねを 0.70mだけ縮めて手をはなすと, 物体はばねが自然の長さ になった位置でばねから離れた。重力加速度の大きさを9.8m/s°とする。 (1)物体がばねから離れるときの速さひは何 m/s か。 物体はばねから離れた後右に進み,点Aを通過して点Bで停止した。 (2) 物体とあらい面との間の動摩擦係数が0.50 のとき, AB間の距離Zは何mか。 -0.70m- Poo00 B 一自然の長さ一 あらい水平面 指針(1) 弾性力(保存力)による運動では力学的エネルギーは保存される。 (2) 力学的エネルギーの変化=D動摩擦力がした仕事(W=-Fx) 解答(1) 最初に物体のもつ弾性力カによる位置エ ゆえに ひ=V100×0.70°=7.0m/s (2)動摩擦力が物体にした仕事は W=-0.50×1.0×9.8×7=-4.9Z[J] 物体の力学的エネルギーの変化=Dw より ネルギーは ひ=+×100×0.70°J ばねから離れた後に物体のもつ運動エ 1 ネルギーは K=→×1.0× 2 ぴ] ラ×1.0×0°--×1.0×7.0°=-4.9z 力学的エネルギー保存則より ゆえに 1=。 2×4.9 7.0° -=5.0m 0+-×100×0.70°= × 2

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物理 高校生

明日テストあるのでなるべく早めにお願いしたいです🙇‍♀️ (2)番の考え方なのですが問題集に書いてあるやり方の仕事の途中経過が関係なく最初から最後の経路を考えればよいということはわかりました。 学校の授業で+1Cを最初の地点においてその点電荷が受ける力の向きと動かす向きが9... 続きを読む

ぞれ点電荷 + gと -qを置く。クーロンの W= WoA + WaB- ler o+(QVa-QVa) 法則の比例定数をんとし, 電位は無限遠を基 16 電場(電界)と電位 例題 105 v平面上の2点(0, ), (0, 一1)にそれ y O +qの 準とする。 14) 点0, A, Bの電位はそれぞれいくらか。 o) 電荷Qの点電荷をO→A→Bと運ぶ >x 0 のに要する仕事はいくらか。 99 (S.0 kq (1) +gによる点0での電位を V,とすると V,= {a y -gによる点Oでの電位を V。とすると V2= -g B 点0における電位 V。は Vo= Vi+ Va=0 点A, Bにおいても同様にして kq →x A Va= V21 kq =0 V21 kq ka- kq Y5 点 0, A に限らずx軸は電位0の等電位面 上にあることを確かめるとよい。 Va= 点電荷による電位 V=k9 (qは符号付き) r (2) エネルギー保存則より,外力カのした仕事は位置エネルギーの変化に等し い。 三 QVG-QVo=(1-- 1 )kqQ V5. この,W=QVB-QV。は, 仕事が途中の経路に無関係で, 直接0→B と考えて求めてよいことを意味している。 電位はスカラー和 ココが、 イント 電場はベクトル和

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