高校一年の物理基礎で応用レポートを出されました。 物理の熱の単元です。 自分、物理が苦手で全然出来ずお手上げ状態です。 何もかもが分からないので他人事感は否めないですが解法を教えてくれたら嬉しいです。

3. 質量 Mo[g] の銅製容器に、 Mi[g] の水とM[g] の金属球を入れ、 断熱容器に入れてしばらく放置する。中には ヒーターが備えられており、 毎秒q [J] の熱量を加えることができる。 熱をt [s] 間加え続けると、水温は [°C] から T2[℃] に上昇し、 一定となった。 金属球の比熱を求めよ。 ただし、 銅の比熱を 0.39J/(gK), 水の比熱を4.2J/(g・K)とし、 回答の過程も記入せよ。 4. 熱容量 CHの高温物体を、 熱容量 Cの低温物体に接触させて熱平衡の状態にすることで、 高温物体の温度を下げることを考える。 接触させる前の2つの物体の温度をそれぞれ TH Trとし、 接触後の高温物体と低温物体の温度をTとする。 (1) 接触させる前の低温物体の温度が低いほど、高温物体の温度はより低下することを、式を用いて説明せよ。 (2) 低温物体の熱容量が大きいほど、高温物体の温度はより低下することを､式を用いて説明せよ。 AU: 5. 次の操作を行ったとき、以下の気体に与えられる熱量 Qim 気体の内部エネルギーAU、気体がする 仕事 Wout において、 正の値のものは 「+｣、 負の値のものは 「-｣、変わらないものは「0」と答えよ。 A : 断熱材でできたピストン付シリンダーのピストン上部に、 おもりをのせたときのシリンダー内の気体 B : 滑らかに動くピストンで区切られて密閉された容器内で、 片方の空間Aに熱を加えたときの空間Bの気体 (素材はすべて断熱材でできているとする)。 A Qin: 問A Wout: B Qin : B 式: AU: A 式: + Wout: B

熱力学第一法則が何が何だかわかりません マイナスにする時の見分け方や簡単な覚え方などあったら教えてください！

なぜ熱量は正の値しか使わないのですか？ それに対して仕事はなぜ全て足し合わせられるのですか？

基本例題 48 気体の状態変化 1molの単原子分子理想気体を容器の中に封入し,圧力 p と体積Vを図のA→B→C→Aの順序でゆっくり変化さ せた。 C→Aは温度 T の等温変化であり, その際気体は3 外部へ熱量Q を放出した。 次の量を, T. Qo, および, 気 体定数Rのうち必要なものを用いて表せ。 また,問いに答 えよ。 (1) 状態Bの温度 TB 0 Vo (2) A→B の過程で気体が外部にした仕事 WAB と気体が吸収した熱量 QAB (3) B→Cの過程で気体が外部にした仕事 WBC と気体が吸収した熱量QBc (4) C→Aの過程で気体が外部にした仕事 Wca 問 Q=1.1RT のとき, 1サイクルの熱効率eを有効数字2桁で求めよ。 258 解説動画 Po A 池口 B C 3V V

写真の問題についてですが、真空内に気体が広がったとき仕事が0とはどういうことですか？逆に容器Bに気体があった場合、容器Aの気体は仕事をしたことになるのですか？ 気体の仕事は問題の中だとピストンを動かしたかどうかで決まるものではないのですか？解説おねがいします。

43 ボイル・シャルルの法則 ③ 図のように,栓Cが付いた細い管でつながれた二つの円筒容器 A,Bがある。左の容 器 A の体積は Vo で, 右の容器Bには, なめらかに動く断面積Sのピストンが取り付け られている。 はじめ, 栓Cは閉じられており、容器Aには温度 T で外部と同じ圧力 Po の気体が入っている。また, 容器Bの内部は真空であり、体積が!となるようにピス トンが固定されている。 ただし, 円筒容器, 栓,ピストンは熱を通さず, 細い管の体積 は無視してよいものとする。 2 < 2005年 本試〉 49 容器 A Vo. To. Po 栓C 容器B Vo 2 真空 ピストン (断面積 S ) Po 問1 ピストンの位置を保ったまま栓Cを開くと、気体が容器 A, B 全体に一様に広が り温度は変化しなかった。 この過程に関する記述として正しいものを、次の①~④ のうちから一つ選べ。□△ ① 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は減少した。 ② 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は変化しない。 ③ 気体は外部に対して仕事をし、 気体の圧力は減少した。 ④ 気体は外部に対して仕事をし、 気体の圧力は変化しない。 JET JANU 解説 問1 容器A内の気体が容器Bに広がるとき, 容器B内は真空なので,気体は仕 事をしない。 また, 円筒容器, 栓, ピストンは熱を通さないので,この変化は断熱変 化である。 気体の内部エネルギーの変化量を4U, 気体が外部へした仕事を Wout, 外 Wout = 0, Qin=0 より, 内部エネルギー 4U =0 となり, 温度が変化しない。開栓後 の圧力をP' とすると, ボイルの法則より, 3 PV=P.Vo よって P'=1/32P 2 2 これより, ① が正しい。 SH SH $

なぜ二つの室の圧力が同じなのでしょうか！ よろしくお願いします。

9月21日 8限目 演習問題 |1 2015 九大 図のように、 断熱材でできた密閉さ れた容器が隔壁により第1室と第2室 に仕切られている｡ 隔壁は各室の気密 性を保ちながら容器内を摩擦なくなめ らかに動く。 また, 隔壁を固定するこ とも可能である。 隔壁の中央部は熱を 通す素材で、それ以外の部分は断熱材 でできている。さらに, 中央部は開閉 可能な断熱カバーでおおわれており, このカバーの開閉により両室間の熱の移動を制御できる。すなわち, 断熱カバーが閉じてい いれば、両室の間に熱の移動は無く, 断熱カバーが開いていれば,両室の間でゆるやかなB. 熱の移動が可能である。 隔壁中央部の熱容量はないものとする。 第1室内にはヒーターが 設置されており, 第1室の気体を加熱することができる。 容器 第1室 ヒーター 隔壁 断熱カバー 第2室 隔壁中央部 IPA (l). 3 第1室と第2室に,気体定数をRとして定積モル比熱が 22 R である同種の単原子分子 理想気体を封入し, 次に述べるような状態変化を行った。 なお, 問題中の温度はすべて絶 対温度で与えられている。 初めの状態 A では, 隔壁は静止しており, 断熱カバーは閉じている。 このとき, 第1 室の気体の体積, 温度,圧力はそれぞれVA, TA, PA であり, 第2室の気体の体積, 溫 度,圧力はそれぞれ 3VA, TA, PAであった。 (1) 第1室の気体の物質量(モルを単位として表した物質の量) , VA, T'A' PA, R の 中から必要なものを用いて表せ。 状態 A から, 隔壁を固定し断熱カバーを閉じたままヒーターによりゆっくり第1室の 気体を加熱したところ, 第1室の気体の温度が2TA となった。 この状態を状態 B とする。 (2) 状態 A から状態 B への変化の間にヒーターが第1室の気体に加えた熱量を, VA, TA,PA, R の中から必要なものを用いて表せ。 次に, 状態 B から隔壁を固定したまま断熱カバーを開け, しばらく待ったところ, 熱 平衡に達した。 この状態を状態Cとする。 (3) 状態Cにおける第1室, 第2室の気体の温度を, VA, TA, PARの中から必要な ものを用いて表せ。 (4) 状態 B から状態 C への変化の間に第1室から第2室に移動した熱量を, VA, TA, PA, R の中から必要なものを用いて表せ。 (5) 状態Cにおける第1室の気体の圧力, 第2室の気体の圧力を、 それぞれVA, TA, PA, R の中から必要なものを用いて表せ。 再び状態 A から考える。 以後, 隔壁は自由に動けるとし, 断熱カバーは閉じている。 ヒーターによりゆっくり第1室の気体を加熱し、 総量 3PAVA の熱を加えた状態を状態 Dとする。 (6) 状態 A から状態 D への変化の間に生じた第1室, 第2室の気体の内部エネルギーの 変化をそれぞれ 4U 1, 4U2 とする。 AU1+4U2 を, VA, PA を用いて表せ。 (7) 状態 D における第1室の気体の体積をVD とし, 状態 D における第1室, 第2室の 気体の圧力をpp とする。 4U を, VA, PA, VD, PD を用いて表せ。 (8) PD を, VA, TA, PA, Rの中から必要なものを用いて表せ。 なぜ? ださい

（2）で、なぜQ＝ΔU−Wならないのか、どうして間違えたのか教えてください！ 答えは6.8×10^2Jです。

おもり 3 熱力学第一法則 熱効率 (p.134 ~ 141) ● なめらかに動くピストンがついた容 器に, 気体を閉じこめた。 (1) ピストンにおもりをのせた状態 で気体を加熱したところ, 気体 百四 は膨張し, おもりは上昇した。 この過程で気体が吸収した熱量 気体 を7.2×102J, 気体が外部にした仕事を2.4×102J とする。 このときの気体の 内部エネルギーの変化 4U 〔J〕 を求めよ。 (2) 次に,おもりをピストンから下ろして容器を放置したところ, 気体は熱を放出 しながら収縮し,やがて初めと同じ状態(同じ圧力・体積・温度)にもどったと する。この過程で気体が外部からされた仕事を2.0 × 102J とするとき, 気体が 放出した熱量 Qout [J] を求めよ。 (3)(1),(2)の過程のくり返しを熱機関とみなしたときの熱効 ANTHANE ピストン 15 20 25

(2)についてです。 低圧変化において、 Qin＝nCvΔT ＋ Wout が成り立つので、ΔU＝nCvΔTだと思うのですが、 低圧変化なのにどうして 定積モル比熱がつかえるんですか？

確認向 定積モル比熱がCyで温度がTの気体nモルを,定圧変化させたところ温度が 3Tに上昇した。 気体定数をRとし、以下の問いに答えよ｡ (1) 最初 最初の状態の気体の内部エネルギーをCyを用いて表せ。 (2) この定圧変化において、 気体の内部エネルギーはどれだけ変化したか。 Cyを用いて表せ。 (21

（3）の、1−Qh分のQc<1 がわかりません。お願いします。

数が十分 0 ステンフ した熱量を求めよ。 球を水に入れると (3) この水を利用して水力発電を行うとして,得られる出力 (仕事率) P〔W〕を求めよ。 ただし、水車の効率は50%とする。 <-> 129, 130 138 熱機関の効率装置Aは,絶対温度 T [K] の高温熱源か ら熱量 On [J]を受け取って一部を仕事 W [J] として取り出すこと ができ,熱量Qc [J] を絶対温度 Te [K] の低温熱源に放出する理想 的な熱機関である。 WHO SU (1) 装置Aの内部エネルギーの変化はないものとして,Q, Qc, W の間に成りたつ関係式を示せ。 Qb, Qc, W はいずれも正の値を ZU とるものとする。 高温熱源 Tw Qu 装置A Qc 低温熱源 Tc W (2) 装置Aの目的は仕事を取り出すことであり,より小さな熱量をより大きな仕事に変 換できると効率がよいといえる。 高温熱源からの熱を仕事に変換する熱効率 es を QkQc を用いて表せ。 (3) 常に熱効率 e < 1 となることを (2)の結果を用いて説明せよ。 [16 奈良女子大改] 132 ヒント 134 30℃ で, 定規が示す 「3400mm｣ の長さは, 3400mm よりわずかに大きい。 135 (1) 水と鉄製容器の熱容量をそれぞれ求め,足しあわせる。 MERAS TO 136 10s から 50sまでは温度上昇がなく, 与えた熱量はすべて氷の融解熱に使われている。 137(1) 1m²の水の質量は 1.0×10kgである。 0601 138 (1) 装置Aが吸収した熱量はQnQc となる。

（3）で、1−Qh分のQC<1というところがわかりません。お願いします！

0 水 ステン SSRS HARR 138 熱機関の効率装置Aは,絶対温度 Th [K] の高温熱源か ら熱量 Qn] [J]を受け取って一部を仕事 W [J] として取り出すこと ができ、熱量Qc [J] を絶対温度 Te [K] の低温熱源に放出する理想 TELHO ACCE 的な熱機関である。 高温熱源 Tw 装置A Qc 低温熱源 Te (1) 装置Aの内部エネルギーの変化はないものとして, Q, Qc, W の間に成りたつ関係式を示せ。 Qh, Qc, W はいずれも正の値を 757 201 とるものとする。 (2) 装置Aの目的は仕事を取り出すことであり,より小さな熱量をより大きな仕事に変 換できると効率がよいといえる。 高温熱源からの熱を仕事に変換する熱効率 es を Oh, Qc を用いて表せ。 OMINU DARAS (3) 常に熱効率 ex < 1 となることを(2)の結果を用いて説明せよ。 W [16 奈良女子大 改] 132 ヒント] 134 30℃℃ で, 定規が示す 「3400mm｣ の長さは, 3400mm よりわずかに大きい｡ 7 inforsch F1 #h++ Z

「話し手の乗っている列車」にtheがつくならば、 「話し手の隣に座っているおばあさん」ということでそちらにもtheはつきませんか？

Dragon 006 English 列車で隣に座ったおばあさんに、と尋ねら れた。 mos giridi qino aidily boissimi ▼ ｢行く」 の時制は? 「ここでの「行く」は未来のことです。 ここまでは大丈夫ですね。 よって考えられる時制は <will +V > か <be going to (V) か 〈be + (V)ing> です。 おおよその違いは次のとおりです。 ① will + V その場の思いつきによる行動 ② be going to (V) あらかじめ考えている行動 予定が確定している行動 be + (V)ing この文では列車の中で 「どこへ行くの?」と尋ねられているこ とに注目します。 ｢その場の思いつき」を表す ① will + V は使え ません。 列車の中で行き先を考える人は少ないでしょう。 突然決 まった旅行に対して「どこに行く?」 と尋ねるなら Where will we go? でもいいのですが、 ここではだめです。 ですから②か③ の形を用います。 be going to go という go が連続する形は避けた いので③にします。なお、疑問文でも、文の中の一部として疑問 文を書く場合は、疑問形の語順にはしません。 さらに時制の一致によって過去形にします。 日本語には「時制 の一致」がありませんから注意してください。 「列車で隣に座ったおばあさん」は? an elderly woman sitting next to me [who was sitting next to PART-1 時制 An elderly woman sitting next to me on the train asked me where I was going. me] とします。 「おばあさん」 は an old woman とするより an elderly woman とした方が丁寧な言い方になります。 この elderly は -ly で終わ っていますが形容詞であることに注意してください。 ここでの「おばあさん」 は 「老婦人」 の意味ですから、親族を 表す a grandmother は不可です。 「(私の) 隣に」 は next to my seat としても間違いではありませ んが、 next to me がふつうの言い方です。 「列車で」 は、ふつう on the train とします。 get on the train 「列 「車に乗る」 の on the train だと暗記しておいてください (イギリ ス英語では in the train も可)。 なお、この文の 「列車」は、「話 し手の乗った列車」 であることは明らかですので、定冠詞 the を つけます。 02 直接話法だと? この英文では間接話法を用いていますが、 直接話法 (=実際の 発言を“ 'で示した形)を用いると An elderly woman sitting next to me on the train asked me, “Where are you going?" となり ます。 英語の “~ ” は、 しばしば特殊な意味を示唆するので、 書 き言葉では小説や引用を除いて間接話法の方が好まれます。