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物理 高校生

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142 m章 熱力学 基本問題 285, 286, 280 基本例題37) ボイル·シャルルの法則 図のような円筒容器に、なめらかに動くピストンをとりつ け、一定質量の気体を封入した。最初,容器内の気体の温度 は27℃,体積は2.0×10°m°,圧力は1.0×10°Pa であった。 (1) ピストンの断面積が0.25m? であるとき,容器内の気体 がビストンを押している力の大きさは何Nか。 (2) ビストンを押して容器内の気i体を圧縮したところ。最初の状態から,気体の体積が 1.0×10°m, 圧力が2.2×10°Paに変化した。このとき、気体の温度は何℃か。 (2) 変化後の気体の温度をT[K] とする。変化 の前後でボイル. シャルルの法則を用いると、 (1.0×10)× (2.0×10-) (1) 圧力は単位面積を押す力の大 指針 きさである。面積 S[m°]に大きさF[N]の力が はたらいているとき, 圧力がPa]は, カ=DF/S レ と表される。 273+27 (2) 一定質量の気体では, 体積Vは, 圧力かに 反比例し,絶対温度Tに比例する(ボイル·シ ヤルルの法則)。 (2.2×10°)× (1.0×10-) T T=330K fom, カV =一定 T 計算結果をセルシウス温度に換算する。 T=t+273 から, (注)ボイル、シャルルの法則の式におけるTは。 セルシウス温度でなく, 絶対温度であることに 注意する。 解説 (1) 求める力の大きさをF[N] と t=330-273=57℃ すると,カ=F/Sの関係から, F=pS=(1.0×10°) ×0,25=2.5×10'N

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物理 高校生

(2)の問題で、体積が変わる理由が分かりません

発展問題名 発展例題24 ボイル·シャルルの法則 日の開いたフラスコが、気温も「c1. 圧力 か[Pa]の大気中に放置されている。 フスコをな[℃]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。 (2) 温度がち[℃]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 めにフラスコ内にあった空気の質量の何倍か。 この 273+t 指針 一定質量の気体では, 圧力か, 体積 これから, V=V× 273+ち -=一定の関係(ボイル T フラスコの外に逃げた空気の体積 AVは, t2- 273+ V, 温度Tの間に, 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。 (1) フラスコは口が開いており, AV=V'-V=V×- ち 温める前にフラスコ内にあった空気の質量を 解説 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, か[Pa] m,外に逃げた空気の質量を 4m とすると, Ton AV が成り立ち、 Am (2) フラスコの容積をV[m°]とし, 温める前の も(℃], か[Pa], V[m°]のフラスコ内の空気が、 温めた後,な[C], p[Pa], V'[m°]になったと する。ボイルシャルルの法則の式を立てる かV 273+t。 ミ m V t2-t V×- 273+t 273+t2 Am t-t 倍 273+ t。 m V× 273+t * 三 と, 273+ち

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