名問の森の質問です。 下の問題の(1)と(2)のcが全開の場合と、(3)のcがごくわずかに空いている場合の違いはなんですか？

164 熱 57 熱力学 図1のように、両側にピストン D, Eがついている円筒を, 熱をよ く通す壁Sで2つの部分A, B に 分ける。 円筒とピストンは断熱材 でできている。 Sには弁Cがつい ている。ピストンEをSに押しつ けてCを閉じ, Aの体積Vの部 分に絶対温度 Tの単原子分子の 理想気体n モルを入れておく。 以 下のどの間においても,この状態 から始めるものとする。 気体の比 熱比を 気体定数をRとする。 (1) Dを固定して, Bの体積がV になるまでEを引いて固定して ASB V, T D 図 1 A B V V 図2 A V-AV B 図3 E から,Cを全開にする。 平衡状態(図2)の気体の温度はいくらか。 (2)Dを固定し,Cを全開にしてから,Bの体積がVになるまでEを ゆっくり動かす。 終りの状態(図2)の気体の圧力と温度を求めよ。 (3)Bの体積が V になるまでE を引いて固定する。 Cをごくわずか に開けると同時に, Aの圧力が初めの圧力と等しい値に保たれるよ うにDを押してゆく。 その結果, Aの体積がV-AV になったとこ ろでBの圧力がAの圧力と等しくなった(図3)。この間に気体に なされた仕事を⊿Vを用いて表せ。 また, 終りの状態の気体の温度 (早稲田大) と⊿Vを求め, それぞれTVで表せ。

赤線引いたところってなんでそう分かるんですか？🙇‍♂️ 右のグラフを見て吸熱か放熱かパッとわかる考え方教えてください🙇‍♀️

ょう。 これ から 一定量の理想気体をピストン 5 のついた容器に閉じ込め、図 圧力 図10-23 のグラフのように圧力と体積を変化 B させた。 る。 B→Cの過程では,気体の温度を A→Bの過程では、気体の体積を一 定に保ったまま1500Jの熱量を加え A C 一定に保ったまま (1500Jの熱量を加え 0 → 体積 態まで戻し、外部から1000Jの仕事をされた。 る。 C→Aの過程では、気体の圧力を一定に保ったままピストンをAの状 このようなサイクルを描く熱機関の熱効率はいくらか。 た物 すな 化 てび 着目! P-V図を見てもわ 元流でかるように,このサイクルで 解く! 圧力 気体が熱を吸収する過程は、 A→BとB→Cです。 一方, C→Aは外か ら仕事をされ,温度も下がり、熱を放出 する過程です。 吸熱 吸熱 図10-24 END A そこで,熱効率の分母にくる気体の吸 収した熱量は, A→BとB→Cの2つの過 程で吸収した熱量を足せばよいですね。 放熱 → 体積 それを4Q吸収として, 4Q 吸収 =1500+1500 3000 〔J〕 次にこのサイクルで気体が外部にした正味の仕事を求めましょう。 A→Bは定積変化ですから、気体は外部に仕事をしません。 B→Cは等温変化ですので,気体の内部エネルギーの増加⊿Uは0です。 そこで,熱力学第1法則, 4Q=⊿U+PAV で, ⊿U=0ですから,

（4）についてでD→Aは気体が外部からされた仕事だと思ったのですが、なぜそのまま足すのでしょうか？ 解説お願いします🙇🏻‍♀️՞

63* なめらかに動くピストンをもったシリン ダーの中に1molの単原子分子気体が入れ られている。 図のように、 気体の状態を温 度 T〔K〕,体積Vo〔m〕の状態 A からゆっ くり変化させてA→B, B→CC→D, D →Aの過程を経て状態 Aにもどした。 A→B および C→D の過程では体積が一 定に保たれ, B→C および D→Aの過程で は体積は温度に対して直線的に変化してい る。 気体定数を R [J/ (mol・K)〕とする。 体積 〔m3〕 D Vo B 0 To T1 T2 温度 〔K〕 (1) A→Bの過程で気体が吸収した熱量は何か。 (2)状態Cでの気体の圧力は何N/m2 か。 (3) D→Aの過程で気体が外部へ放出した熱量は何か。 (4) A→B→C→D→Aの1サイクルをしたとき, 気体が外部へした仕事 は何Jか。 (5) この1サイクルの (熱) 効率eはいくらか。 (熊本大)

この問題の(1)で、圧力の釣り合いが理解できません😭力の矢印を書いた図を用いて教えて下さると嬉しいです🙇‍♀️

図のような,滑らかに動くピストンのついた断面積Sの容器 がある.容器はピストンを含め断熱壁でできている.容器の底 から,高さαのところに止め具Aがあり,ピストンがこれ以下 に下がらないようになっている.容器内に大気圧と等しい圧力 po, 絶対温度 To の単原子分子の理想気体が入れてある (この状 態を0とする). po 水 Po, To www C |B Ab 玉泉 止め具 Aから高さんの所にあるコックの付いた穴Bから水を コックの高さまで注ぎ, コックを閉める。 次に, 組み込んであ るヒーターから気体に熱をゆっくり加え、容器の上端℃までピストンで動かす. 穴Bから容 器の上端 Cまでの高さをcとする. 水の表面が容器の上端Cに達した後は、水は容器の外に あふれ出る. ピストンの質量および厚さを無視し、重力加速度の大きさをg 水の密度をと して、次の問いに答えよ. 解答は上に与えられた記号 a, b, c, S, Po, To, p, g のみを用い て表せ. (1)ピストンが動き始めるとき (この状態を1とする)の容器内の気体の圧力 p1, 絶対温度T1 定モル比熱 cy モル比熱 を求めよ. その気体の絶対温度と ピストンが

(1)は自力でやって見たんですけど(2.3)でつまづいてしまいました。ワーク見てもさっぱりですよろしくお願い致します🙏

次の文を読み、問い(問1~3)の答えとして最も適当なものを、それぞれの解 群から一つずつ選べ。 [解答番号 11 ~ 13 [] 図のように, なめらかに動く軽いピストンのついた。 断面積 0.030m²の円筒 容器がある。 円筒容器の底には温度調節器がついており、 円筒容器内に熱を与 えることができる。 ただし, 円筒容器の内と外との間で熱のやりとりはないも のとする。 この容器内に、 温度 0℃, 圧力 1.0×10 Paの理想気体 0.50mol を封じ たところ、 体積は1.13×10-2m² であった。 いま。 この気体の圧力を一定に保ちながら, 温度調節器によって, 気体に30 OJの熱量を与えたところ、 気体の温度は上昇し, ピストンが 0.040m移動した。 (m²) ① 40 ② 80 ③ 120 180 ⑤ 300 (Pa) (m) W = 5 問1 気体が外部にした仕事[J]はいくらか。 + W = PAV W=PAV 200 ⑥ 12102 [J] =120 ① 40 ② 80 ③ 120 ④ 180 (5) 200 ⑥ 300 10×10×0.0310×0.040 問2 気体の内部エネルギーの増加[J]はいくらか。 12 円筒容器 ピストン 温度調節器 問3 気体の温度の上昇 [℃]はいくらか。ただし、 気体の内部エネルギーの式を 用いてよい。 その際、 R-8.3J/mol・K を使うこと。 13 [C] [℃] ① 10 ② 15 ③ 21 ④ 25 ⑤ 29 ⑥ 33

高校物理の問題です。 本当にわからないです教えてください！！

必解 130 気体の変化 下図のように、ばねのついたなめらかに動くピストンのついたシリ ンダーの中に 0.10mol, 300Kの単原子分子の理想気体が入っている。 大気圧は1.0× 10Pa で, 初め, ばねは自然の長さであった。 気体に熱を加えると, ピストンが0.20m 動 いた。ピストンの断面積を1.0×10m², ばね定数を 500N/m. 気体定数を8.3J/(mol・K) とする。 (1) 熱を加えた後の気体の圧力、体積、絶対温度を求めよ。 (2) この変化について,縦軸に圧力が [Pa]をとり,横軸に体積 V[m〕をとったときのグラフを描け。 (3) 気体が外部にした仕事を求めよ。 (4) 気体の内部エネルギーの変化を求めよ。 (5) 気体に加えた熱量を求めよ。 ~100000000

(6)の高温熱源、低温熱源がどうのこうの というのがわかりません。

容器内の気体の圧力 P, 〔Pa] を求めよ。 3) 容器内の気体の温度 T [K] を求めよ。 この変化における容器内の気体の圧力P [Pa〕 と体積V[m²] の関係を表すグラフをかけ。 ただし, P を用いてい 15) この変化で気体が外部にした仕事〔J〕 を求めよ。 (6) この変化で気体が温度調節器から受け取った熱量Q〔J〕を求め 68.〈気体の状態変化と熱効率〉 (6) [A] 理想気体では物質量が同じであれば, 内部エネルギーは温度 で決まる量であり, 圧力や体積が異なっていても温度の等しい状 態の内部エネルギーは同一である。 このことから, 1molの理想 気体に対するか-V図(図1)に示す状態a (温度 T [K]) から状態 b (温度 T'[K]) への内部エネルギーの変化 4Uab 〔J〕 は,定積モ ル比熱Cv 〔J/(mol・K)] を用いて AUab=Cv(T-T) [9] 気体分子の運動と状態変化 51 68 p 0 数研出版 と表すことができる。 (1) 図1に示す状態 a, b とは別の状態 c (状態aと同じ体積をもち,状態bと同じ温度で ある状態)を考えることで ① 式を導け。 1/3 [B] 理想気体1mol の状態を図2のようにA→B→C→Aと変化 させる。 それぞれの状態変化の過程では, A B 外部との間で熱の出入りがないものとする B→C: 圧力を一定に保つ C→A:体積を一定に保つ ように変化させる。 状態 A, B, Cの圧力, 体積, 温度をそれぞれ (p₁ (Pa), V₁ (m³), TA (K)), (P2 (Pa), V₂ [m³), TB (K)), 〔Pa], V1 [m²], Tc 〔K〕) とする。 また, 定積モル比熱をCv 〔J/(mol・K)] 定圧モル比熱 Cp を Cp [J/(mol・K)],比熱比を y = v 気体定数を R [J/ (mol・K)] で表す。 p P₁ P₂ 図 1 0 C 等温線 V₁ 図2 B (2) 過程A→Bで気体が外部からされる仕事 WAB 〔J〕 を ① 式を用いて求め, その答えを Cv. Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 (3) 過程B→Cで気体が得る熱量 QBc 〔J〕 と, 過程C→Aで気体が得る熱量 Qca 〔J〕 を Cv, Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 V₂ V (4) 過程B→C→Aで,気体が外部からされる仕事 WBCA 〔J〕 を求めよ。 これと前問の答え とをあわせて考えると, 定積モル比熱 Cv, 定圧モル比熱 C, 気体定数Rとの間の関係 式を見出すことができる。 その関係式を導出せよ。 仕事 WBCA は、 Cv, R, Ta, Ts, Te の中から適するものを用いて表せ。 (5) 図2に示すサイクルの熱効率e を, y, pi Y2 を用いて表せ。 Pa' Vi (6) 図2のサイクルを逆向きに,すなわちA→C→B→Aの順に変化させると、 どのような はたらきをする機関となるか｡ これが熱力学第二法則に反しないための条件を含めて、 100字以内で述べよ。 [22 岐阜大]

(ア)ではなぜボイルシャルルの法則を使って計算しても正しい答えが出てこないのですか？ 教えてください🙏

62 それぞれの容積がV〔m²〕の2つの容器 A,BがコックKを取り付けた細い管で結 ばれている。 はじめ, コックKは閉じられ カ ており,それぞれ1モルと2モルの単原子コー 分子の理想気体が入っている。A,B の気体の圧力はそれぞれp 〔Pa〕, 3p 〔Pa〕であった。 気体定数をR [J/mol･K] として, に適する 数値を答えよ。 A 1モル 2モル 3p B

なぜAとBで圧力は等しいのですか？

240 気体の状態方程式 容積 2V の容器Aと,容積 V の容器Bが細い管で連結され, 4.5molの理想気体が温度GPA 300Kで密閉されている。け 2Vo B Vo (1) 容器Bの中には何molの気体があるか。) (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400Kまで上昇さ S 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 例題 43 らの容器へ、何molの気体が移動したか。

なぜAとBで圧力は等しいのですか？

240 気体の状態方程式 容積 2V 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。置 (1) 容器Bの中には何molの気体があるか。 (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400K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 例題 43 らの容器へ, 何molの気体が移動したか。 2Vo B Vo