なぜこの熱力学第1法則のwが−になるのでしょうか？仕事されてませんし、圧縮とかもされてないですけど，なぜですか？

る体積V〔m゜」を超えると減少していく。 V1 を求めよ。 22 気体の変化 次の問いに答えよ｡ (1) 体に加えられる熱量を②気体にする仕事を気体 の内部エネルギーの変化をAUXして,これらの間に成り 立つ関係式を答えよ。 また、この関係式が表す法則の名前 を答えよ。 LE 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。 気体 ピストンは固定 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 Q2, 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AU 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 Qb 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 c 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) V=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

青線の部分意味がわかりません。どういう基準で符号を変えているのか？なんでイコールになるのかわかりません。

AU 熱量を加えた K)か の気体の る。 AU を加えたとこ エネルギーの 0 積が増加し こと気体に加 0 co U -3.0x 仕事をする 上がった 気体 例題42 下図のように、物質量が一定の理想気体をA→B→C→A と状態変化させた B→C は等温変化であり, A での絶対温度は300K であった。 (1) B での絶対温度 TB [K] と C での体積 Vcm〕 を求め 715 B (2) A→Bの過程で,気体が吸収した熱量は QB=9.0×10° [J] であった。 気体が外部にした仕事 WAB [J] はいくらか。 また, 気体の内部エネルギーの 変化AUAB 〔J〕はいくらか。 13Cの過程で,気体が外部にした仕事はWic = 9.9×10'[J]であった。気体の 内部エネルギーの変化AUBC 〔J〕 はいくらか。 また,気体が吸収した熱量 Qwe [J] pV=一定などを用いて求める。 はいくらか。 (4) GAの過程で、気体が外部にした仕事 Wea [J] はいくらか。 また,気体の内 部エネルギーの変化 AUc 〔J〕, および気体が放出した熱量 Qca〔J〕 はいくらか。 CA SP 気体が状態変化したときのか,V,Tの求め方 ボイル・シャルルの法則 PV 定理想気体の状態方程式がV=nRT, = T T' センサー 55 ボイル・シャルルの法則 pV_p'V' T T p 〔Pa〕* 3.0 X 105 SP 気体が状態変化したときのQ, W, AU の求め方 状態変化の種類によって成り立つ関係式が異なるので, 注目する状態変化が定積 変化, 定圧変化, 等温変化, 断熱変化のどれかを確認し, まとめの式 (p.119) を用いる。 -=一定 センサー 56 定積変化のとき, W = 0 1.0×105 ●センサー 57 等温変化のとき, AU=0 A₁ C 0 0.030 Vc V[m³] 【センサー 58 定圧変化のとき,W=pAV (1) ボイル・シャルルの法則より (1.0×10)×0.030_ (3.0×10) x 0.030__ (1.0×10 ) × Vo 300 TB To また、B→Cの過程は等温変化だから, TB = Tc ゆえに, TB = 9.0×102〔K〕,Vc = 9.0×10^2[m²]| (2) 定積変化だから, WAB = 0 [J] である。 熱力学第1法則より, AUAB=QAB-WAB=QAB-0=9.0×10°〔J〕 (3) 等温変化だから,4U.Bc=0[J] である。 熱力学第1法則より, QBC=AUBC+WBC=0+WBc = 9.9×10°〔J〕 (4) C→Aの過程で気体が外部にした仕事は, WcA=pAV=1.0 × 10 x (0.030-0.090) = -6.0×10°[J] また, A→B, CA の過程での温度変化を, それぞれATAB. ATCA とするとATeATAB 気体の内部エネルギーの変化は温変化に比例するので, そ の比例定数をすると. AUcA=kATcA=-KATAB = -4UAB = -9.0×10°[J]| 熱力学第1法則より, 気体に加えられた熱量 Q'cA [J] は, Q'CA=4UcA+WcA= -9.0×10°-6.0×10°= -1.5×10'[J] よって, Qca = 1.5×10'〔J〕 14 14 気体の状態変化 121

物理の熱力学についてです （3）の気球でアルキメデスの浮力が働いているのですが、浮力の空気密度がバーナーに点火する前の温度での密度なのでしょうか

0.2S B 向のみ よい｡ 本の V To と TVのときで, シャルルの法則・ T Vo _ V ' V' = これから, T' To T' To 求める空気の密度を ρ'[kg/m²] とすると, m To VT (kg/m³)...2 To V.T' T= m p'=- =mx. V' (3) 気球は,風船部の空気を含んだ全体の重力,および風船部の浮力 垂直抗力を受け,地上からはなれる瞬間に垂直抗力が0となる。 風船 部内の温度がT〔K〕 のときの空気の密度をp[kg/m²] とすると, 式 ② p= -[kg/m³) 3 m To VOT = mV mV-MV₁ =一定の式を立てると V'= T〔K〕 Vo〔m²] から. 風船部の空気の質量は,(密度)×(体積)=pVであり,重力は pVg と なる。浮力は,アルキメデスの原理から,風船部の空気が押しのけな 外気の重さに等しく, oo Vg である (図)。 地上からはなれる瞬間に, (重 力)=(浮力) となるので, 式 ①, ③の値を用いて, Mg+pVg=pVg Mg+ ·② mTo 0 PorVg= m Vo Vg ●ここでは, 風船部内の 空気を直接考えるのでは なく、風船部内の空気と 同じ温度, 密度の一定量 の空気を考えている。 お風船部内の空気は 気と通じており, その 力は常に外気圧と等し ので、考えている空気 温度変化においても, 力が一定という条件を 用している。 ●式②のT'をTに置 換えてpが得られる poVg 0 pVg Mg

有効数字って[問題文の中で1番桁数が少ないものに合わせる]って認識で合ってますよね？ なぜか物理のワークで問題文は全部2桁なのに途中式の答えが3桁で最終的な答えが2桁でやったときとで誤差が出ちゃうんです；； aはp1=1.2×10^5でやっても結果は同じになりました b... 続きを読む

287. 円筒容器内の気体 円筒形の容器内に, 質量10kg, 断面積 5.0×10-3m² のなめらかに動くピストンによって, 空気が閉じこめられている。 この円筒容器を水平に置い たところ, 容器の底からピストンまでの距離が0.30m であった。 図(a), (b) のように, 容器を鉛直に立てたと き, 容器の底からピストンまでの距離は, それぞれいく らになるか。 ただし、温度は一定とし、大気圧を 1.0×105 Pa, 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 000 図(a) 0.30m 10kg |図(b)

！！！至急お願いします！！！ ２枚目の写真の赤い印のところで、この式が成り立つ理由が分かりません。公式を使っているのでしょうか。 解説をお願いします🙇‍♀️

1/23 286. ボイル・シャルルの法則 容器が水平に置かれ,断面積 5.0×10-3 m² のなめらかに 動くピストンによって、空気が閉じこめられている。 は じめ、容器内の空気は27℃であり, ピストンは容器の底 から 0.30mの位置にあった。 この空気の温度を77℃にし、ピストンに垂直に 2.0×102 Nの力を加えたところ, ピストンはある位置で静止した。 容器の底からピストンまでの 距離はいくらか。 ただし, 大気圧を1.0×105 Paとする 例題37 LAK Cam 図のように、円筒形の ヒント・ピストンにはたらく力はつりあっている。 Jums 0100+ 定3/ 2.0×10²N

熱力学の問題です。最後の問題の言ってることは分かるのですが、圧力一定と考えるならシャルルの法則でも良くないですか？そうするとべつのこたえがてできます

容器内に閉じ込められた理想気体の膨張収縮について,以下の問に答えよ。ただ し、気体定数はRとし、単原子分子気体の定積モル比熱はCv=2R で与えられる。 理想気体の断熱膨張を気体分子の運動の観点から考察してみよう。図1のように、 理想気体が断面積Sの円筒状のピストン付き容器に封入されている。 気体が封入さ れている部分の長さは、ピストンをx軸方向に速度 uで動かすことで,変えること ができる。気体は単原子分子 N 個からなり,各気体分子は質量mの質点とみなすこ とができる。ただし、重力の影響は無視する。また,容器の壁面やピストンは断熱材 でできており、表面はなめらかである。 このとき, 以下の問に答えよ。 ピストン 断面積 S V y m V u X 長さ l 図 1 (a) ピストンが静止している状況 (u = 0) を考える。そのときに, 容器内部の気体 と壁面やピストンとの間に熱のやりとりのない状態のことを,以下では断熱状態と 呼ぶ。 このような断熱状態にあるためには, 気体分子とピストンとの衝突は弾性衝 突である必要がある。 なぜ非弾性衝突では断熱状態とみなすことができないかを説 明する以下の文の空欄(ア)~(キ)に当てはまる数式または語句を答えよ。 ただし,空欄 (ア)~(エ)に対しては数式を解答し,空欄(オ)〜(キ)に対しては選択肢の中から最も適切な 語句を選択のうえ,選択肢の番号で解答すること。 解答欄には答のみを記入せよ。 空欄(オ)に対する解答の選択肢: ① 物質量 ② 内部エネルギー 空欄(カ)(キ)に対する解答の選択肢: 3 熱量 ① 与えられた熱量 ② された仕事 ③ 与えられた物質量 質量 m,速度(by) の分子がピストンと非弾性衝突をする際のはねかえ

この問題で解説ではA、Bで式を立てて、この二つの式を連立させて計算をしていますが、 何故Aだけの式からxを計算するのではダメなのですか？ 教えて頂きたいです。

7. 気体の法則と分子運動 75 125. 仕切られた容器内の気体 図のように, 円筒形の容 器が,なめらかに動くピストンによって, A,Bの2つの 部分に区切られている。 はじめA,Bの気体はともに圧力 po, 温度 T。 であり, 容器の底からピストンまでの長さは ともにLであった。 Aの気体の温度をT。 に保ったまま, Bの気体の温度をT(T｡ <T) にすると, ピストンはどちら側にどれだけ移動するか。 ヒント・ピストンはなめらかに動くので, A,Bの気体の圧力は等しい ←L→ L A | po, To B Po, To

この問題の（5）の解説の下線部が分かりません。 教えて頂きたいです。

5 気体の状態変化 ・ 熱効率 Anun 円筒容器にピストンで単原子分子理想気体を封じ、容器内外の圧力を1.0×105 Pa, 気体の温度を3.0×102K, 体積を 2.0×10-3m² とした。 このときの気体の状態をA として、次の手順で気体の状態を変化させた。 過程Ⅰ ピストンを固定したまま気体に熱量を与えたところ,気体の圧力は 2.2×105Paになった (状態B)。 過程Ⅱ 次に,気体の温度を一定に保ちながらピストンをゆっくりと操作したと ころ,気体は 3.5×10℃Jの熱量を吸収し、 圧力が1.0×10 Paにもどっ た (状態C)。 状態Cで気体を放置したところ、 気体はゆっくりと収縮し、 状態Aに もどった。 過程ⅡI (1) 過程IⅡI→Ⅲの変化を、横軸に体積V, 縦軸に圧力をとったグラフと, 横 軸に温度 T, 縦軸に体積Vをとったグラフに示せ。 なお, グラフには変化の 向きを示す矢印を入れ, 状態 A~Cでの横軸と縦軸の値を明記せよ。 (2) 各過程での気体の内部エネルギーの変化 401 〔J], 4U [J], ⊿Um [J]を求めよ。 (3)各過程で気体がされる仕事 W 〔J〕, WⅡ [J], Wm [J]を求めよ。 (4)過程IとⅢで気体が外部から吸収する熱量 Q1 [J], QⅢ [J]を求めよ。 (5) この1サイクルにおける熱効率を求めよ (分数で答えてよい)。 20 8

計算の仕方がわかりません。

314. 断熱変化 27℃, 1.0×10Pa 1.0×10m²の単原子分子からなる理想気体を断 [Pa] を求めよ。た 力 熱圧縮して,体積を1.0×10-4m² とした。 気 と圧 体の温度T〔K〕 だし,断熱変化では,TV-1=一定であり, y=1.7, 10°7=5.0 とす る。 例題43 ヒント 断熱変化であっても,一定量の気体であれば,ボイル・シャルルの法則が成り立つ。

下線部でＶではなくＶ'である理由が分かりません。 問題文に「始めにフラスコ内にあった空気の質量の何倍か」とあるのでＶになるのではないんですか？ 教えてください

発展例題 14 ボイル・シャルルの法則 132 発展問題 Labor 口の開いたフラスコが,気温 t〔℃〕, 圧力か [Pa]の大気中に放置されている。このフ S8.69%01×0,1 1969 ラスコをt〔℃〕までゆっくり温めた。 次の各問に答えよ。 (1) このとき, フラスコ内の空気の圧力はいくらか。 Com Int ANDA (2) 温度がt〔℃〕から 〔℃〕になるまでに, フラスコの外へ逃げた空気の質量は, はじ めにフラスコ内にあった空気の質量の何倍か。 MORTU 273+t__(__) (2) これから, V' =VX 273+t₁ フラスコの外に逃げた空気の体積 ⊿V は, t₂-t₁ 22 Cest シャルルの法則)が成り立つ。 フラスコの外へ逃 げた空気も含めて、この法則を用いて式を立てる。V=-=X273+ax)(最 解説 (1) フラスコは口が開いており, 大気に通じているので, フラスコ内の空気の圧 力は大気圧に等しい。 したがって [Pa (2) フラスコの容積をV[m²] とし, 温める前の t〔°C〕, pi〔P〕,V[m²]のフラスコ内の空気が, 温めた後, t〔℃〕 [P] V'[m²] になったと する。 ボイル・シャルルの法則の式を立てる DIV P₁V' と. 指針一定質量の気体では、圧力が,体積 DV =一定の関係 (ボイル・ T V, 温度 T の間に, 050 温める前にフラスコ内にあった空気の質量を m, 外に逃げた空気の質量を⊿m とすると, tom L Am AV DA が成り立ち, V' J3 (²2\m) た (1) 273+t₁ 倍(S) 273+t₂ 273+t₂ m = VX 4m m 3VX = t₂-t₁ 273+t2 TEXT