この問題の問4、問5が分かりません。 答えと解説、両方ともお願いしたいです。

2 軽くてなめらかに動くことのできるピストンの付いたシリンダーを考える。 以下の問いに答え よ。 なお、解答用紙には答えに至る説明あるいは計算過程も記述せよ。 ( 60点 ) 問1.はじめはピストンが固定され、図のようにシリンダー内が薄い仕切り板により体積 1/3V[m²) および 1/2 V[m])に区切られているものとする。 体積 1/32V[m]の部分には温度 [K] 圧力 3P [Pa〕の単原子分子理想気体が入れられており,もう一方の部分は真空状態になっている。 この状態から内部の気体がピストンの外に出ないように仕切り板を静かに取り外し、 十分時 間が経った後の状態を状態 A とする。 状態 A の気体の圧力を求め, V, TP のうち必要な ものを用いて表せ。なお、この過程においてシリンダー内の気体は断熱状態に置かれている ものとする。 3P'v=Q+ 3 13 3 3P. T 真空 E PV 状態 Aの気体に対して,ピストンを固定したまま熱量 Q, [J] を加えたところ、 気体の圧力が上 昇した。 この状態を状態Bとする。 次に, 状態Bからピストンの固定を外し、 気体の温度を一定 に保ったまま, 気体の体積が2V[m²〕になるまでゆっくりと膨張させた。 気体が膨張した後の状 態を状態C とする。 ここで状態Cの圧力は状態 Aの圧力よりも大きかった。 その後,状態Cか ら気体の体積を保ったまま、 気体の圧力を状態 Aと同じにした。 この状態を状態Dとする。 最 後に,状態Dから気体の圧力を保ったまま、 気体の体積を状態 Aの体積まで圧縮した。 問2. 状態 B の気体の圧力を求め, V, P, Q」 を用いて表せ。 問3. 状態Cの気体の圧力を求め, V, P, Q を用いて表せ。 問4. A→B→C→D→Aの一連の過程を熱機関のサイクルとみなしたとき,このサイクルに おいて気体が外部に対して正負にかかわらずゼロではない仕事をした過程はどこか。 対応す る過程を下記の(a)~(d)から全て選択し, 解答欄の所定の場所に記入せよ。 また, 過程B→C において気体に加えられた熱量を Q2[J]としたとき, サイクル全体で気体が外部にした仕事 の総和を求め,V, P. Q2 を用いて表せ。 (a) A-B (b) B-C +Q 2V (c) C-D (d) D-A 7. 問5. 問4のサイクルにおける熱効率を求め, V, P. Q, Q2 を用いて表せ。 ご PV @a,+PV. 3 2 Q,+P EV

物理です （4）について質問です 答えが5PVになるのですが、RTを使ってはいけないのでしょうか？ （1）でRTを解答として使っていますし、文字の指定はないように思えるのですが、なぜ5PVに変えているのでしょうか？

2018年度 物理 27 問2 単原子分子の理想気体を,図1の矢印の向きに状態A から, 状態 B, 状態 C.状態D を経由して,再び状態Aまでゆっくりと変化させた。各状態の 圧力と温度は図1に示されている。 また,状態Aにおける体積をVA〔m3〕と する。定積モル比熱を 3 2 -Rとして, 以下の問いに答えよ。 (1)この理想気体の物質量 〔mol〕を求めよ。 (2)状態B,C,D の体積を求めよ。 (3)状態AからBの過程で気体が外部にした仕事〔J]を求めよ。 (4)状態 AからBの過程で気体に加えられた熱量 〔J〕を求めよ。 p (Pa〕 Bの 2po → に なれる物質がある。 この名がある。 水 や塩化カリウ ことである。豆乳ににがD投入す マグネシウムである。 がりの最も知ら < po C 皮が得られる。このタン! ►T(K) 20 To 2 To 図1

【物理記述の仕方】 新しく自分で文字を置くときに二枚目の写真のように細かく説明しなくても三枚目の写真のように図に記入すれば大丈夫ですよね?体積や圧力をV,Pを使って置いてるのでイレギュラーな文字の置き方しない限りは説明入りませんよね?💦

図のように両端を密閉したシリンダーが, なめら 19 かに動くピストンで2つの部分A, B に分けられて おり,それぞれに単原子分子理想気体が1 [mol] ず つ入れられている。 シリンダーの右端は熱を通しやすい材 A B 料で作られているが, それ以外はシリンダーもピストンも断熱材で作られている。は じめの状態では, A, B 内の気体の体積は等しく, 温度はともに To [K] であった。次 に, 右端からB内の気体をゆっくりと熱したところ, ピストンは左向きに移動し, 最終 的にA内の気体の体積はもとの半分になり, 温度は T1 [K] になった。 気体定数を R[J/(mol・K)] として,以下の問いに答えよ。 (1)この変化の過程で,A内の気体が受けた仕事は何〔J〕 か。 (2) 変化後のA内の気体の圧力は最初の状態の何倍になったか。 (3) 変化後のB内の気体の温度は何〔K] になったか。 (4) この変化の過程で, B内の気体が外部から吸収した熱量は何 [J] か。 ( 京都府大)

熱気球って外気温が低いほど気球内部の気体との温度差がつきやすいから浮かび上がりやすいと聞いたのですが、この問題だと温度差が小さい方が浮かび上がりやすいと言っています。どういうことですか？問の8番です。

3 内部の空気が太陽光で温められて膨張することで浮かび上がる風船を,ソー ラーバルーンと呼ぶ。 ソーラーバルーンの仕組みを、次のような理想的な状況に 基づいて考える。 質量の無視できる薄いゴム膜でできた風船に,質量 M [kg] の箱を接続した装 置を考える。 風船と箱の接続部分の質量は無視できるものとする。 ゴム膜は断熱 材でできているが, 風船内部の気体の温度は外部から上げることができる。 この 装置を、温度T [K] で圧力 [Pa] の大気中に置く。 温度T の空気の密度を 〔kg/m²)とする。 図の左側のように, 風船に,温度T で密度』の空気を封入 したところ,風船内部の空気の体積が Vo〔m ] となり、気球は地上で静止した。 ただし,気球とは,風船内部の空気と装置を合わせたものとする。 P V,T Vo. To f Ite Po. To M 地面 Pos To M 地面 以下の問いを通じて, ゴム膜は自由に伸びるが,風船内部の空気は封入された ままとし,風船内外の空気の圧力は常に等しいとする。 箱自体, 風船と箱の接続 部分、ゴム膜自体の体積は無視できるものとして、風船内部の空気の体積を気球 の体積と考えることとする。 空気は理想気体とみなせるものとし、 気体定数を R[J/ (mol・K)], 重力加速度の大きさをg〔m/s'〕として、以下の問いに答えよ。 問1 風船内部の空気の物質量を [mol] とする。 風船内部の空気の体が Vo であるとき,風船内部の空気の状態方程式を示せ。

この問題って、分圧同じかわからないのに（1）のように解いてもいいんですか？また、どうしてそれができるのか教えて頂きたいです 至急お願いします🙇‍♀️

114 気体の状態方程式 容積 2Voの容器Aと,容積 Vo の容器Bが細い管で連結され, 4.5molの理想気体が温度 300K で密閉されている。 (1) 容器Bの中には何molの気体があるか。 A B 2Vo V₁ (2)次に,容器B の気体の温度を300Kに保ったまま, 容器Aの温度を 400 K まで上昇さ せたところ,2つの容器の気体の圧力が等しい状態でつりあった。どちらからどち らの容器へ、 何molの気体が移動したか。 例題 19

解き方全然思いつきません。答えまで導くのを手伝って頂きたいです🙇‍♀️

B 圧力 po の大気中において, 図2のようにばね定数kの軽いばねの右端を壁に 固定し, ばねの左端に断面積Sのピストンを取り付け, 水平な床に固定したシ リンダーとピストンによって単原子分子理想気体(以下, 気体と呼ぶ) を封入した。 ピストンとシリンダーはともに断熱材でできており,ピストンはシリンダーに対 してなめらかに動く。 ピストンが静止したとき気体の体積は2Sd で, ばねは自 然長であった。 この状態を状態1とする。 ヒーターによって気体をゆっくり加熱 しばねが自然長からd縮んだ直後に加熱をやめた。 加熱をやめた直後の状態 を状態2とする。 なお, ばねはつねに水平で, ピストンはシリンダーから外れる ことはなく,ヒーターの体積および熱容量は無視できるものとする。 大気 Po ピストン ヒーター 床 図2 ばね Oooooooooo 壁

気体が真空へ膨張するときなぜ仕事をしないとなるのでしょうか

図のように,栓Cが付いた細い管でつながれた二つの円筒容器 A, B がある。左の 容器 A の体積は Vo で, 右の容器 B には, なめらかに動く断面積Sのピストンが取り 付けられている。はじめ,栓Cは閉じられており,容器 A には絶対温度 To で外部と 同じ圧力 Poの気体が入っている。また, 容器Bの内部は真空であり, 体積が夢とな るようにピストンが固定されている。 ただし, 円筒容器,栓,ピストンは熱を通さ ず, 細い管の体積は無視してよいものとする。 O 0 ピストン製 S 容器 A 栓C 容器B (断面積) C Vo, To, Po Vo 1/2 真空 Poえなけれ 問1 ピストンの位置を保ったまま栓Cを開くと, 気体が容器 A, B 全体に一様に広 がった。この過程に関する記述として正しいものを二つ選べ。原千代千葉華 ① 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は減少した。 間 Vq .> ② 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は変化しない。 気体は外部に対して仕事をせず,気体の圧力は変化しない。標 ③ 気体は外部に対して仕事をし, 気体の圧力は減少した。 ④ 気体は外部に対して仕事をし, 気体の圧力は変化しない。 2 ⑤ 気体の温度は 1 To に下がる。 0EST @ ⑥ 気体の温度はTのまま変化しない。 3 2 ⑦ 気体の温度はTに上がる。 シリンダー ocea 083 Q 068 0

1〜8までの解説をお願いしたいです。

問。 次の(1)~(8)を埋めよ。 1辺の長さがLの立方体容器に, 1分子の質量mの単原子分子がモル入っている。 今、図のA 壁に速度の成分がの1つの分子が完全弾性衝突をしたとすると, A 壁 は = (1)の大きさの力を受ける。この分子は1秒間にA壁とは合計 (2) 回衡 突するから, A 壁がこの1つの分子から平均として受ける力は, (3)となる。 ここで全分子にわたるの平均をとし、アボガドロ数をNとすると, A 壁が全分 子から受ける力の総和Fは(4)である。 一方,分子は x,y, 方向にランダムに運動しているので、分子の速さの2乗 (v^-)の全分 子にわたる平均値を とすると,はを用いて=(5) と書ける。よって、 気体の圧力は気体の体積V3を用いて、P= (6)と書ける。 Q..... ここで、状態方程式 PY=nRT より,分子1個のもつ平均の運動エネルギーは、 ボルツマン定数k=mを用いて と書ける。よって、この気体分子全体のもつ運動エネルギーの総和は、R.n, (7) NA Tを用いて, U= (8) と書ける。 このUを内部エネルギーという。

2枚目の解答のオレンジ線を引いているところについて質問です。 問題にはシリンダーとピストンは断熱材で作られている、と書かれているので断熱変化なのかとおもっていたのですが、ばねがついていると断熱変化では無くなるのですか？

1 264 ばね付きピストン■図のように, なめらかに動くピス トンとヒーターを備えた底面積Sのシリンダー内に1molの単原 子分子理想気体を入れる。 ピストンは, ばね定数んのばねで壁に 連結している。大気圧 のとき, シリンダーの底からピストン までの距離が でつりあい, ばねは自然の長さになっている。シ リンダーとピストンは断熱材で作られ,外からの熱の出入りはな いものとする。 気体定数をRとして、 次の問いに答えよ。 (1) このときの気体の温度T を求めよ。 10000000 ヒーター % k mo (2)次に, ヒーターで熱量Qを与えたら気体の温度は上昇し, ばねはxだけ縮んだ。 次の 気体の各量を求めよ。 (ア) 変化後の気体の圧力(イ) 内部エネルギーの増加⊿U (ウ) 気体が外部にした仕事 W' (エ) 加えた熱量 Q (3) ピストンから静かにばねをはずし, 気体をゆっくりと変化させると気体の圧力はpo になった。 圧力と体積の関係をグラフで表せ。 物

四角でかっこったところの公式の出かたを知りたいです！

リードC] 基本例題 44 気体分子の運動 第13章■気体分子の運動・気体の状態変化 121 247,248 解説動画 質量mの気体分子N個が体積Vの容器内にあって,気体の圧力が』であ るとき,気体分子の速さの2乗の平均を とすると,p= Nmv 3V が成りたつ。 (1) 気体分子の質量m (kg 単位) を, 分子量 M, アボガドロ定数 NA で表せ。 (1) (2)状態方程式を用いて, 二乗平均速度 √v2 を Mo, 温度 T, 気体定数R で表せ。 (3)分子量2の水素と分子量 32の酸素の混合気体がある。 その温度が一様であると すると, 水素分子の二乗平均速度は酸素分子の二乗平均速度の何倍であるか。 指針 (1) 分子量 M 。 は, 1mol 当たりの分子の質量 (g単位) を表す。 物 解答 (1) 1mol (NA 個) の気体分子の質量は Mox10-3=mNA (単位はkg) Mox10-3 よって m= NA v²= (1)の式と, N = nNA の関係式を代入して 3nRT NA 3RT nNA Mo×10-3 Mox 10-3 (2) 気体の物質量をn [mol] とする。 よって 3RT 状態方程式 「V=nRT」 を用いて 問題文の式を変形すると (3) Tが一定のとき, v2 に比例する /Mo Nmv2 2 pV= =nRT 3 32 16 TH よって J=3nRT あるからは1 -=4倍 Nm √1/16 050 画面