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物理 高校生

教えてください。

6 次の問いに答えよ。 EE 断熱材で囲まれた容器と替容虹の無視できる温度叶および温度を一様 にするために使われるかき混ぜ棒からなる熱量計がある。熱量計の容器に水。 金属物体, 混 ニクロム線, 水を出し入れするとき. 外部との熱の出入りはないものとする。 ぜ 宅の容加に質虹47[g 温度 14 や の水を入れると容器内の温度は 15 でで一定となった栓 (①) 容器の熱容量を でJ/K)。水の比較を 万[J(g.K) とするとき、水を入 れる前の容器の温度を C, 7, 万 を用いて表せ。 次にこの容器に質量 [串、温度 31 C の水をさらに加えると, 容器内の温度は 19 で eo (2②) 容器の熱容量 C を7, が を用いて表せ。 さらに図2のように金属物体を、熱容量の無視できる糸でつり下げて容器に入れた< しばらくすると容器内の温度は 24 で で一定となった。 (3 このとき金属物体が失った熱量を カ と 万 を用いて表せ。 この状長を保ち、図3のように傘器に抵値 [O) のニクロム線を入れ 電泊電流 スイッチを接続した。ニクロム線と容器内の配線部の替容虹は無視でき,ニクロ ム線の鬼抗値 は常に一定で。 そこに流れる電流はすべて熱に変わるものとする。 (⑳ ニクロム線に電流が流れることで発生する熱を何とよぶか。 スイッチを入れると回路には一定電流7 [Al が流れた。スイッチを入れて 後にスイッチを切ったところ, 容器内の温度は 1 C 上した> (5 ニクロム線で発生した床量〇 を 7, 名 7を用いて表せ。 (6) 金属物体の熱容量を の, か, 万 を用いて表せ。 次に容器から金属物体を取り出し かわりに 10 "C の氷を入れて 容器内の温度を15 で にしたいら。 (の 水の比尊を $J/(g:K小 氷の衣解吉 (固体 (gl として, 必要な水の質量を 万 S を から時間ア(5) の から液体へ変化さ せるのに必要な熱域) を 用いて表せ。

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物理 高校生

教えてください。

局 次の文章を読み, 次の問いに答えよ。 屋さが無視できる半径 の球形の空洞容器 (球吉) がなめらかに動くビス トンのついたシリンダーと体積の無視できる細管でつながれている。初め。 細管は暑じられていて球殻内のみに質量 w の単原子分子 W 個からなる理 想気体が封入されていた。 分子の1 つが速さ ゥで運動していて, 図1 のように角 の で球殻に衝突し ている。 衝突前後でこの分子の速さは変わらず, その速度は球面に垂直な 成分の向きのみが逆になる。 この衝突によ る分子の運動量の変化 | 力積として球殻に与えられる。分子どう しでは衛突しない場合, この分子 は衝突から次の衝突までの珍重距刻 イー] を速さ で移動し。 時間ーワウー」 ごとに衝突をくり返す。つまり。 角 の で球疫に衝突する分子は 図1 1 1 同当たり思積(ア) を球殻に与える条突を単位時間当たりーエー] 回起こすので, この分子が球殺に与える単位時間当たりの力積の大 し チ となる。このように, 分子 1 個が球殻全体に与える力積の大きさ (オ) は衝突角 9 によらないことがわかる。 平均の速さがっの分子 個からなる気体は大きさカ ] のを表面積 4rS の球殻全体に及ぼしているので、和気体の圧力は の「キコx(-) ご ことがわかる。この となる。 球殻内部の体積 衝で をとおくと, 気体の圧力と体積の積 の” は気体分子の運動エネルギーの総和に比例することが4 YO宮キー 7た4 ヵレと温度 の の理想気体の状郁方程式 のアー を7 (をはボルツジマン定数) との比較から. 微視的な気体分子 1 個当たりの運動エネルで が尼視的な量の温度 7 で表せる。したがって, 巨視的な量の気体の内部エネルギーも[ ク |メ7 と表せる。 ⑦⑰ [アナレグ に適切な式を入れよ。 に 半党 都にせ この気体が体積を保つて温度人から 47 だけ変化するとき, 気体の[-い_] の変化は(ク)X47 となる。一万、 一定体積の気人は外 コー 気 部とやり 事をしないので, | ろ 」より, 気体に出入りした熱量と気体の内部エネルギーの変化は等しい。このように、 定体積の気体が外部 とりするエネルギーの種類は熱のみで, その量は変化前後の温度差 47 のみによることがわかる。 次に, 気体の体積が変化できるように細管を開いた。 け変 所 4 これから、埋度了 を保つて体 この気体が温度 7 を保つて体積からわずかに 4P だけ変化するとき, 気体がする仕事は NATやセ- となる。これから が 積が 炉 からその $倍の So に変化するときの気体がする仕事は &71ogS となる。 一方, 一定温度の気体の (い) は変化しないので、 (の) か ら, 気体に加えた熱量は気体がする仕事に等しい。したがって 等温変化する気体に出入りした熱量を昌度でわった量は NAogS のよう ご に変化前後の体積比 $のみによる。 ② [むしラリ に送功な族句を入れよ。

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物理 高校生

こういう問題で答えは2枚目のようになるんですが、どうして①と②の式を=で繋げることができるのですか? 教えてください❕

熱量計の熱容量があらかじめわからなくても, 比畔の ふき混ぜ棒 温度計 わかっている金属 A を利用すれば金属 B の比熱を測定 ]_」 するふとができる NN 8 和 | のような熱量計 (かき混ぜ権と容器および温度計 かなる) に適当な量の水を入れ, 十分時間が経過した 角の慢度は#であった。金属 A (比熱c, 質量 を明 めでて, 7より十分高い温度 。にした後, 熱量計に入れ かき混ぜ棒で内部の水をゆっくりとかき混ぜたところ温 断熱材 度は となった。 金属A の失った熱量はいくらか。 正しいものを, 次の ⑩^⑳ のう ちから 1 つ選べ。 / R caねー) @⑳ cA(6一ね canの jac0 問2 次に, 問1と同じ条件下で, 金属A と同じ質量の金属 について同じ実験を行っ たところ, かき混ぜた後の温度は 。 となった。 へ休の熱容量が金属 A に対する測定時と同じであることを使うと, 金属の比較はい くらか。正しいものを, 次の ー@⑳ のうちから1 っ選べ。 CA 8 2 | C(t-=mc4( te-t) …⑦ 。 (= Sb 0- Qp (一(あーが 0 較にて (でて) : me (to-も) = らい inca(te-も) _ mct (t9-ゼ) 前1 もて の 2/ポ3、う一謀渦|定1.上うとし S べべNN NN NN ンククジクジクジクグ用 NN 6) oi(

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物理 高校生

物理の鉛直ばね振り子の問題です。 (3)の解答の「a=-ω^2x」 はどこからきてるのですか? 混乱しているので細かく解説していただきたいです🙏

る32証 鉛直ばね振り子 国ZTT 人Eastのをつけ。 静電のらっつり下げスと和光記ァ 点りとし, 鉛直下向きに ァ軸を とる。 次に, ばねが自然の長きとなるまでおもりを持ち上げて静かにはなしたとこ ろ, おもりは単振動をした。 重力加速度の大きさをのとする。2 クン 0) このばねのばね定数を を求めよ。 自然の (2) 位置を通過するときのおもりの加速度を求めよ。 長さ 用 3 単振動の角振動数のを求めよ。 に2 SE記 (4) おもりをはなしてから, 初めておもりが原点0を通過する 0 までの時間 ヵ と, そのときの速さ ヵ を求めよ。 ペレーーーー一 琶半ばね振り子ではつりあいの位置が振動の中心。 振幅振動の中心からの最大族位 悦還 () 点Oでのカのつりあいより 然 つり 持ち 通ら の長さ あい 上げる 変位> ZZ9一を6三0 よって Ca 用 用 用 レ (2) 位置々のとき, ばねの伸びは 。十ヶ である。 運動方程式を立てると 7の王Z7の一ん(ム二ァ)ニ2の一 (6+る) らの-S+の所 0 | 形知 ニーダグ 叶うje のたりり ド の 6 8 のの灯を 「Zニーow」と比較して o=/務 (4) 周期をのとおくと, おもりが初めて 点0を通過するとき, 速さは最大。 点0を通過するまでの時間 ヵ は | 「2gx三4の」より ーー 6 の7/0のリバ サニー/57 4 4 の 2 の H V

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