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物理 高校生

Bの(1)の問題で、答えは写真の通りです。友達にQin=ΔU+Woutの方法を教えてもらい、そのやり方でやってみたのですが、このやり方だと状態C→Bで仕事をするので、その分の熱量が加わると思うのですが解説見ると含まれていません。どのように考えればいいか教えてください。 参考... 続きを読む

~ N1, の気 これ を $ F, 必68. 〈等温変化 ・ 定積変化・定圧変化 > なめらかに動くピストンがついた円筒容器内にn [mol〕の 理想気体が入っている場合を考える。 気体は外部から熱を吸 PA 図 1 収したり, 外部へ熱を放出することができる。 理想気体の内 部エネルギーは, 分子の数と絶対温度 T [K] のみで決まる。 この理想気体の定積モル比熱 Cv_[J/(mol・K)〕 や定圧モル比 Cp [J/mol-K)] は,温度によらず一定である。 気体の圧 カ [Pa] と体積V[m*] の関係を表した図(図1)を参照し て,次の問いに答えよ。 気体定数はR_J/(mol・K)〕 とする。 〔A〕 温度の等しい状態Aと状態Bを考えよう。最初、気体は圧力 ^ [Pa], 体積 Va [m²], 温度 T 〔K〕 の状態Aにある。 状態Aから状態B(圧力 DB [Pa], 体積 VB 〔m²〕,温度 T1, ただし VB<VA)に達する過程はいろいろ考えられる。 過程 I は, 等温変化により状態A から状態Bへ変化させる過程である。 過程Iで気体が外部からされた仕事を W 〔J〕, 外 部から吸収する熱量を Q1 〔J〕 とする。 このときW と Q の間に成りたつ関係式を求めよ。 〔B〕状態Aから状態Bへ変化させる過程ⅡIⅠは,まずピストンを固定して外部から気体に熱 を与えて状態Aから状態 C (圧力 DB, 体積 VA, 温度 T2 〔K〕) まで変化 (定積変化) させ, そ の後圧力を一定に保ちながらピストンを動かして状態Cから状態Bへ変化 (定圧変化) さ せるという過程である。 PB(T=T₁) II DB 0 III D 1 VB I III C(T=T₂) II A(T=T₁) VA V (1) 過程ⅡIで気体が外部から吸収する熱量 Q2 〔J〕 は, 状態Aから状態Cへの変化で気体が 外部から吸収する熱量と, 状態Cから状態Bへの変化で気体が外部から吸収する熱量の 和で求められる。 Q2 を Cv と Cp などを用いて表せ。 (2) 過程ⅡIで気体が外部からされた仕事 W2 〔J〕 , DB, VB, V』 を用いて表せ。 (3) (2)の結果と熱力学第一法則を用いて,過程ⅡIで気体が外部から吸収する熱量 Q2 を求め,

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物理 高校生

(4)って、力学的エネルギー保存の法則を使って2枚目の画像のような式は立てられないのですか? (v0ブイゼロをvoブイオー、FLをflとしています)

動エネルギーの変化と仕事の関係 図 1 〔I〕 図1のように,鉛直方向に落下している質量mの小球が 地面からの高さんの点を速さで通過した後,地面からの 高さんの点を速さで通過した。 重力加速度の大きさをg とする。 V₁ (1) この間に, 小球にはたらく重力がした仕事はいくらか。 (2) v2をv1,m, hi, h2, g のうち必要な文字を用いて表せ。 〔Ⅱ〕 図2のように, 速さvで水平面上を等速直線運動 していた質量mの小物体が, 粗い領域上で一定の大 図 2 さFの動摩擦力を受けて減速し,距離Lだけ進ん だときの速さは”であった。 (3) Lだけ進む間に, 小物体にはたらく動摩擦力がした仕事はいくらか。 (4) を vo, m, F, L のうち必要な文字を用いて表せ。 考え方 解説 〔I〕(1) (2) 12 物体にはたらく力がした仕事の総和だけ,物体の運動エネルギーが変化する。 正 の仕事をされれば運動エネルギーは増加し,負の仕事をされれば減少する。 W = Fx より,重力がした仕事= mg(hi-h2) 2 -mv². -mvo² = WŁY, 2 11/mer²² - 1/m² 2 mv2 2 2 2 -mv₁" = mg(hi-h2) よって, v2=√v12+2g(hi-h2) N 〔II〕 (3) W=Fxcos0より,動摩擦力がした仕事=-FL (4) 物体には重力と垂直抗力もはたらいているが, それらの向きは運動方向と垂直なので, した仕 事は0である。 1/2mv ² - 1/2mv² = W x D). Wより, 1 -mv2 1/13m002 2 -mvo²=-FL+0 + 0 よって, v= 2002 V2 2FL m 動摩擦力 Vo V 垂直抗力 重力

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