《類題3》自分で解いてみたのですが、全然答えにたどり着けなかったのでどなたか解説お願いします😭😭🙏🙇‍♀️答えの途中式がなくて困ってます>_<

0 15 例題 3 理想気体の内部エネルギー それぞれ0.62m², 0.21m² の容積をもつ容 器 A,Bをコックのついた細管でつなぎ, Aには温度が3.0×102K, 物質量が 15mol, Bには温度が4.0×102K, 物質量が10mol の単原子分子理想気体を入れる。 コックを 開いて十分な時間がたったときの温度 T [K] と圧力か [Pa] を求めよ。ただ し,容器と周囲との熱のやりとりはなく,気体の内部エネルギーの合計は 一定に保たれるとする。また,細管の体積は無視する。 気体定数を | 8.3J/ (mol・K) とする。 32 指針 気体の混合で、外部と熱のやりとりがなければ全体の内部エネルギーは保存される。 単原子分子理想気体とあることから, (28) 式を用いてよい。 解 内部エネルギー「U = 2 nRT」 ( (28) 式) の合計が一定であるから x 15 x 8.3 x (3.0 × 102) + 303 × 10 x 8.3 × ( 4.0×10²) 2 よってか A 0.62m² 3.0×10²K 15mol = つなぎのに?? 2 15 x (3.0×102) + 10 × (4.0 ×102) 15 + 10 よってT= 混合後の気体の状態方程式 [pV=nRT」 (p.222 (13)式) は px ( 0.62 + 0.21) = (15 +10) x 8.3 x (3.4 × 102) ( 15 + 10) x 8.3 × ( 3.4 × 102 ) 0.62 + 0.21 = 3.4×102K × (15 + 10) × 8.3 × T = = 8.5 × 104 Pa B 10.21m² |4.0×10²K 10mol A 0.24m3 3.2×10²K 20mol 類題 3 それぞれ 0.24m², 0.40m²の容積をもつ容 器 A, B をコックのついた細管でつなぎ, Aには温度が 3.2×10°K, 物質量が20mol の単原子分子理想気体を入れ, Bは真空に する。 コックを開いて十分な時間がたった ときの温度 T[K] と圧力 [Pa] を求めよ。 ただし, 容器と周囲との熱のや りとりはなく,気体の内部エネルギーの合計は一定に保たれるとする。 ま た,細管の体積は無視する。 気体定数を 8.3J/(mol･K) とする。 ヒント 混合前の容器B には気体が入っていないので,気体の内部エネルギーはない。 T:3.2X1ok/P=8.3×10831 熱と気体 B (真空) 0.40m² a

答えを見ても0.19と数字だけしか書かれてなくて解説がなく大変困っているので教えて下さい>_< 🙇‍♀️🙏 自分で解いたのも載せときます

( € GAS?? 5 | 単原子分子理想気体に対して、図の4つの 過程をくり返して状態を変化させた。 この サイクルを熱機関とみなしたとき、 1サイ クルでの熱効率eを有効数字2桁で求めよ。 ヒント A → B, CD は定積変化 B→C, D→Aは定圧変化である。 (4) RT +1.4nRT 圧 カ (Pa) P19 3p か 0 3F A - V 4 29 閉 ≒ 0.14 96 I D 27 2V 体積(m²)

写真の問題についてですが、写真のPVグラフの傾きがマイナスになっていますが、なぜ傾きがマイナスになると言えるのですか？このようにpvグラフはVが増えたら必ずPは下がるのですか？ (温度やエネルギーが一定ならボイルの法則からこの形になると思いましたが、問題(解説)には温度(エ... 続きを読む

25 ** 圧力 P, 体積Vのnモルの単原子気体を断熱的に微小変化させたら体積 は V + AV となった (VIVI) 気体がした仕事はいくらか。 また、温度変 化 ⊿T と圧力変化 4P はいくらか。 気体定数をR とし, PV'=一定は用いず、 微小量どうしの積の項は無視して答えよ。 25 微小変化だから, 気体がした仕事は PAV Q= 0 だから, 第1法則は 4U = 0+W よって 12/23nRAT=-PAV 4T=- 断熱膨張 (⊿V> 0) の場合には,確か に温度降下 (4T < 0) になっている。 あとの状態の状態方程式は (P+ 4P) (V+4V)=nR(T+4T) PV + PAV + 4P・V + 4P・AV 圧力が変わっ 2P 3nR =nRT+nRAT 4P 4V の項を無視し, はじめの状態方 程式 PV=nRT を用いると PAV+VAP=nRAT=-12/2PAV 4P=- このように, -4V SPAV P ているのに, はじめに仕事 をPAVと定 圧の式を用い たことに違和 感をもつ人も いるだろう。 より正確には図の台形部分 (斜線部) の面積を計算すればよい。 (P+AP)+PxAV W'= 2 P+ 4P V V+4V 微小変化だから 直線で近似 = PAV+AP AV PAV 断熱の条件は用いていないから, 一般 に微小変化は近似式としては)W'=

なぜこの熱力学第一法則でこれはマイナスになるのでしょうか？圧縮もしてませんし、仕事もされてるとか、明記されてないです。

加していくが、ある体積 Vi〔m² 〕 を超えると減少していく。 V, を求めよ。 220 気体の変化 次の問いに答えよ。 (1) 体に加えられる熱量をQ 気体にする仕事を気体 の内部エネルギーの変化をAUとして,これらの間に成り 立関係式を答えよ。 また、この関係式が表す法則の名前 を答えよ。 次に, ピストンのついたシリンダーに閉じ込めた気体を加 熱する場合を考える。 気体の体積を一定にして加熱する場合 を(a),圧力を一定にして加熱する場合を(b) とする。 ピストンは固定 気体 熱する (a) ピストンは動く (2)(a)の場合,気体にする仕事 wa は正か0か負か。また, 加えられる熱量Qa, 内部エネルギーの変化4U の間に成◎◎ ◎熱する り立つ式を答えよ。 (b) (3) (b) の場合,気体にする仕事 wb は正か0か負か。 また, 仕事 wb, 加えられる熱量 Qb, 内部エネルギーの変化4U の間に成り立つ式を答えよ。 (4) (a)と(b)の場合で,同じだけ温度を上昇させる場合を考える。 気体の内部エネルギー を温度だけの関数とすると, AUと4U との大小関係はどうなるか。また, Qa と Q との大小関係はどうなるか。 さらに, (a)の場合の比熱 c と (b) の場合の比熱 co との大 小関係はどうなるか。 ただし, (a) と(b)の場合で気体の質量は等しいとする。 ント 218 (1) pV=nRT (1)2) ピストンにはたらく力のつり合いを利用する。 (3) -Vグラフの面積を利用する。 (5) 熱力学第1法則 219 センサー 55 (2) 直線の方程式を求める。 pV=nRT (3) 熱力学第1法則を用いる。 14 気体の状態変化

断熱容器を用いて気体を混合した時の内部エネルギーの和は変わらないのは、断熱容器のため熱の受け渡しが無く、それ故にΔT＝0が成り立つから、これ以上内部エネルギーに変化がないから元々の内部エネルギーの和のまま変わらないため、という解釈で合ってますか？

気体分子運動論の証明についてですが、 写真の青枠の部分に注目すると、N=n/NAより、 気体の状態方程式は、PV=(N/NA)RTと書き換えることができ、この式に、PV= (Nmv²/3)を代入して、 変形していくと、公式である、mv²/2=3RT/2NAという形になります... 続きを読む

のベクトルの書 ところで v2 = 0x2+uy2+uz! より = 0x^2+b2²2+02²2² x,y,z 方向は物理的には同等だから(特にある方向で分子が速いとか遅いと かはないはず) x2 = by2 = 12² よって b2=30x2 ③,④より F= よって Nmv² 3L この結果を状態方程式 PV=nRT= N NA = P=F Nmv2 Nmv2 L-S 3L³ 3 V ⅡI 気体の熱力学 -RT と比べてみれば (PV) Nm NORT これより 1/12m2 2.0T Nmv² 3. 3 NA NA 定数は平均に関係しないから、1/12m/1/2に等しく,分子の運動エネル ギーの平均値を表していることになる。 気体の内部エネルギー 分子の平均運動エネルギー 1/2mv=12/2017.T=12/2kT NA v² めやす ちょっと一言 この式は重要。温度は化学では熱い冷たいの目安に過ぎなかった のが、分子の運動エネルギーで決まっていることがこうして分かった んだ。また, 分子が運動をやめる T = 0 が最も低い温度となることも 示唆されている。 定数 R/NA はんと書いてボルツマン定数とよんでい る。 13 8 2乗平均速度√vは分子の平均の速さにほとんど等しい。27℃ の酸素の v2を求めよ。 酸素の分子量を32, 気体定数を8J/mol･K とする。 内部エネルギーUとは分子の運動エネルギーの総和をいう。 そこで単原子分子からなる気体(以下,単原子気体とよぶ)では U=Nx. 1x1/2mv=N mv=N×32321T=23NRT="2nRT X2 NA NA 何原子分子であれ気体の内部エネルギーは絶対温度 Tに比例することが わかっている。 内部エネルギーは温度で決まる

この（5）がどうしても分かりません。どういうことか教えてください。

《気体分子運動論のそのまま出る問題》 次の(1)~(8) をうめよ。 一辺の長さがLの立方体容器に, 1個の分子の質量がmの 単原子分子がn モル入っている。 いま, 図の壁Aに速度の 成分の1個の分子が完全弾性衝突をしたとすると, 壁Aは I=(1) の大きさの力積を受ける。 この分子は,1秒間に壁 y Aとは合計(2) 回衝突するから、 壁Aがこの1個の分子から平均と して受ける力fは, (3) となる。 ここで全分子にわたる の平均 を1とし、アボガドロ数をNAとす ると,壁A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, z方向にランダムな運 動をしているので,分子の速さの2乗 (v²) の全分子にわたる 平均値をとすると, 22は2を用いて, b2 = (5) xvと書ける。 よって、 気体の圧力Pはと気体 の体積V=Lを用いて, P= (6) と書ける。 ここで,状態方程式PV=nRTより, 分子1個あたりのもつ 平均の運動エネルギー R 1 mは、ボルツマン定数kB = NA 2 いて、 1/21m² もつ運動エネルギーの総和Uは, R, n, 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。 | 0 ヒエ~ A L 5m²=(7) と書ける。よって,この気体分子全体の −を用

写真の(2)の問題についてですが、 赤線枠の解答の1行目に、等温線(点線)を〜と書いてあるのですが、この点線は直線ABの上側の双曲線と下側の双曲線のどちらのことを指しているのでしょうか？ また、なぜ双曲線のグラフを書くことにより、「AB間で温度は上昇した後、下降し元の温度... 続きを読む

13 図のようにA→Bと状態変化させた。 AとBは 温度が等しい。 (1) 気体がした仕事はいくらか。 (2) A→Bの間で温度はどのように変わっている か。 (3) AB間を等温変化に置き替えると仕事は増 すか減るか｡ 13 (1) 斜線部 の台形の面積よ 4P り 2 (P+4P).3V = 15 PV 2 P A1 圧力 4P P A V AP B V 4 V (2) 等温線(点線) を思い浮かべればよい。 温度は上昇した後、 下降し元の温度に戻 ることが分かる。 なお, AとBの温度が等しいことは AP.V=P・4V(=nRT) より読みとれるようにしたい。 (3) 等温変化でAB間を移したときの 仕事は前図の灰色部になるから, 斜線部 に比べて明らかに減る。 B 4V 体積

(2)は1枚目の時何が間違っていたのでしょうか？ 内部エネルギーで理想気体だからCv=3/2Rに変換できる気がするんですが… 単原子分子と問題文に書かれていないから使えないということですか？

374q_p.182_3 編_3章_基本問題 257 熱機関 _.docx 1molの理想気体の圧力と体積Vを下図のように, A→B→C→Aの順に変化させた。 最初の状態 A. は po 2po [a],[m²] であった。 p 〔Pa〕 C Po 気体定数をR [J/(mol･K)] とし, 理想気体の定積モ ル熱容量を Cy [J/(mol･K)] とする。 (1) 状態 A,B,Cの温度をそれぞれ求めよ。 (2) A→B間での内部エネルギーの増加量を求めよ。 (3) A→B 間,B→C間で気体がした仕事をそれぞれ求めよ。 (4) A→B→C→A間で気体が得た熱量を求めよ。 (¹) A = PV = nRTs Povo = RTA B-2Po4yo=R7日 C. 2PoVoRTc A 0 V, < Ja TB & Po Vo 13 To 2PoVo B 4V, V[m³) Povo R (2) ALl = nR (Povo - Povo) · 3 · 7 Povo - 3/1 P.V. R R

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