・物理 ピストン (ⅱ)詳しく解説お願いします🙇‍♂️

「④断面積Sのピストンが取り付けられた容器の中に、カモルの理想気体を入れる。外 気圧はP。 で内部の気体の圧力と体積はPo Voである。ピストン、容器ともに熱をよ く通し、気体の変化は等温でおこるとしよう。 Po Po S Vo +x x=0 (i) ピストンを右へ動かして位置になったときの気体の圧力変化 4P を求めよ。 Ans. 各自調べておこう。 ① (i) TB=2TA, TC=4TA, TD=2TA (ii) (ア) AU AB = - =PV 2 (iii) (7) AUBC=3P V (iv) (7) AUCD=-3PV (1) QAB=- =P.V (イ) QBc=5PV ((v) (ア) AU Vo 2 (vi) (ア) AU サイクル = 0 そこから静かに放して周期運動させよう。ピストンの質量をM,加速度をαと して位置のときの運動方程式を書け。 ただし, 1は十分小さくてVに比べてSL は無視できるとしよう。 ( 2 (vii) e= (m) ピストンの周期運動の周期Tを求めよ。 13 (ウ) WAB=0 (ウ) WBc=2PV (イ) QcD3P.Vo (ウ) WCD = 0 (イ) QDA=- P.V (ウ) WDA=-PoVo (イ) Qサイクル=P.Vo (ウ) Wサイクル=PvVo Wtotal Qin POVO 2 3 ③ (i) II 面積変化で考えて (3 三t poro (ii) II Uはどこも等し QtotalWtotal Wtotalが大きいものほどQ (iii) (7) AUAB = 0 (iv) (7) AU Bc = -PoVo A(v) (7) AU CAP.Vo 3 (イ) QAB=Qo (ウ) WAB=+Qo 5 (1) Qrc= (ウ) WBc=-1 2 3 = (イ) QCA = PoVo (5) WCA=0 (vi) e e= Qo-Povo Qo+- 2 13 P.Vo PoSt (i) AP=- Vo + SU PS2) (ii) Ma=-- X (iii) T=2π MV。 PS2 1441

（ロ）と（ハ）についてなんですけど、 （ロ）の熱力学第1法則の右辺の2RΔTの「2」って何を表しているのですか？ （ハ）では15RnΔTだけではだめで、なぜ3/2×2RnΔTと15RnΔTのふたつが必要なのかがわかりません

4. 以下の設問の解答を所定の解答欄に記入せよ。 解答中に分数が現れる場合は既約 分数で答えよ。 なお, 導出過程は示さなくてよい。 熱を通さない断熱材でできた内側の断面積Sのシリンダー容器 (以後、容器と 呼ぶ) がある。 気体定数を R, 重力加速度の大きさをgとする。 (日) (A) 図1のように容器を鉛直方向に固定し,熱を通す透熱材(熱をよく通す素材) でできた熱容量の無視できる質量 Mのピストンを容器内側の中央に設置して, Mのピストンを容器内側の中央に設置して、 ピストンの上側と下側にそれぞれ1 molずつ (合わせて2mol) の単原子分子の 理想気体を入れた。 ピストンで密封された上側と下側の理想気体の圧力、 体積 . 温度はともに等しく,その圧力をP体積をVo温度をTする。この状態 を状態1とする。 平常 左 次に状態で容器の中央に設置されていたピストンの固定を外すと、ピストン は鉛直下方にゆっくりと距離αだけ移動して静止した (図2)。 この過程におい て、ピストンで仕切られた理想気体は常に平衡状態に達しており、 ピストン上側 の理想気体の圧力はP 体積はV1で,ピストン下側の理想気体の圧力はP2 積はVであった。 この状態を状態2とする。 なお、ピストンと容器の間に摩擦 であった。 力はなく、ピストンは鉛直方向になめらかに動くことができる。 また、ピストン と容器のあいだに隙間はなく,ピストンで仕切られた理想気体は反対側に漏れ出 ることはないものとする。 平

(3)の解答で図1の内部空気の圧力はP0+ρgd、図2はP0+ρg(h+d/2)とありますが、これはどこから出てきた式ですか？特に図1に関しては外力を加えてるにも関わらずそれが式に関与してこないのは変だと思いました。この式の出し方を教えてください。

69* 断面積 S,質量Mの一端を閉じた円筒が,開Po 口部を下にし,上端は水面に一致して鉛直に静止 している。 円筒には鉛直下向きに外力が加えられ ている。円筒の内部には気体が入っており,円筒 の上端から内部の水面までの距離をdとする。 円筒の厚さ,内部の気体の質量,水の蒸発は無視 する。大気圧をPo, 水の密度をP, 重力加速度 をg とする。 ( (1) 外力の大きさを求めよ。 Po S 図1 M P h 次に,円筒を深さんの位置まで沈めると,外 力を加えなくても円筒は静止した(図2)。 このと きの内部の気体の高さは1/2dであった。 冷 1-2 P 2d (2)円筒の質量 M を Po, p, S, d, gの中から 必要なものを用いて表せ。 M X (3) 図2 (3) 円筒内の気体の変化は等温変化とみなせるものとする。 んをPo, p, S, d, gの中から必要なものを用いて表せ。 (4)円筒内の気体の変化が断熱変化とみなせる場合を考える。円筒が静 止できる深さんは (3) で求めた値より大きいか, 小さいか。 1(筑波大)

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！！

132 気体の変化 次の問いに答えよ。 (1) 気体に加えられる熱量をQ 気体にする仕事を w 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 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。 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。 (2) (a) の場合, 気体にする仕事 w は正か0か負か。 また, 熱する 加えられる熱量Q 内部エネルギーの変化AUの間に成中の 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)(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 AU. との大小関係はどうなるか。 また,Q』 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。 気体 ピストンは固定 Q熱する ピストンは動く 277

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！！

131 気体の変化 右図のように, 単原子分子の理想気体を A→B→C→A と状態変化させた。 状態 A での絶対温度を To po 〔K〕 とする。 (1) 状態 B. C での絶対温度を求めよ。 (2) B→Cの間において,体積が V[m²] のときの温度 T〔K〕 を,T,V を用いて求めよ。 Po 0 `p 〔Pa〕 B Vo (3) A→B→C→Aの1サイクルの間での最高温度を求めよ。 大の武 (4) B→Cの間において, 気体が吸収した熱量は, 初めは増 加していくが,ある体積 Ví〔m² 〕 を超えると減少していく。 V, を求めよ。 C V[m²] 3V

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

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 128 気体の変化 右図のように, 2.0mol の単原子分 子の理想気体をA→B→C→Aと状態変化させた。 B→C[P] [Pa〕↑ は断熱変化で, V' = 一定の関係が成り立つ。 ただし, 4.0×10---- ONE 5 状態 A での絶対温度を300K とし, y = - 64 2.3. 3' 気体定数を8.3J/ (mol･K) とする。 (1) 状態 A での体積, 状態Bでの絶対温度, 状態 C で 1.0×105- の体積と絶対温度をそれぞれ求めよ。 場 (2) A→B,C→Aの各過程で気体に加えた熱量をそれ ぞれ求めよ。 (3) C→AB→Cの各過程で気体がした仕事をそれぞれ求めよ。 (4) A→B→C→Aを熱機関と考えたときの熱効率を求めよ。 0 B Ai I VA C V Vc [m³] ast C JP

(4)が分かりません💦 2枚目が解説です。 kΔTcaと置くところから全く分からず...どなたか解説お願いします🙇‍♀️

例題 21 気体の変化 114 115 118 120 121 126 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Vc[m²] を求め p[Pa〕↑ よ。 (2) A→Bの過程で,気体が吸収した熱量は AT I QAB=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0.30 変化 AUAB〔J〕はいくらか。 (3) B→Cの過程で,気体が外部にした仕事は WBc=9.9×10°[J] であった。 気体の 内部エネルギーの変化4UBc 〔J〕 はいくらか。 また, 気体が吸収した熱量QBc〔J〕 はいくらか。 3.0×105 1.0×105 C Vc V[m³] (4) C→Aの過程で,気体が外部にした仕事 WcA〔J〕 はいくらか。 また, 気体の内 部エネルギーの変化 4UcA 〔J〕, および気体が放出した熱量 QcA [J] はいくらか。

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

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