この問題は、高校の熱力学ですよね？

以下の問に答えよ. エネルギー等分配則と2原子分子気体の比熱に関する以下の文章の空欄[ア][ク]を埋めよ.[ウ]は語句,[カ]は数 値、それ以外は数式である. 気体定数をR (R=kBNA, kB : ボルツマン定数, NA:アボガドロ数),気体の絶対温度をTとする。 一辺の立方体(各辺はそれぞれx,y,z軸に平行) の容器の中に1モルの単原子分子理想気体を封入する. 質量mの1個の気体分 子がx軸の方向にある速度vで運動し壁面に弾性衝突するとする.この気体分子がx軸に垂直な片方の壁面に時間tの間に衝突 する回数は[ 1モルの分子が壁面に加える力を ]である. Fとして、その力積Ftは[イ] の平均のNA倍である. 壁面に加わる圧力が FIL2で表せることから, v2の平均をvとして (気体の圧力)×(気体の[ウ])=(気体の全質量)x vという関係式が得られる. 1モルの気体に関するボイル・シャル ルの法則から、12mvx^2=[エ]が得られる.これは気体分子1個の一つの軸方向への運動エネルギーの平均を意味している実 際にはx軸のほかにもy軸、z軸があり、12v2x^2+12+12²より +1+1が成り立つ.また,これら三つの軸は等価である か つまり三つの運動の向き (自由度) に対して等しいエネルギー [エ] があるため, 気体分子1個の平 ける. 均エネルギーは[オ]となる. このすべての力学的自由度に対して等しいエネルギー[] が分配されることを 「エネルギー 「等分配則」という. 1個の気体分子が時間tの間に壁面に与える力積は[ ]であり, ここで、 水素や酸素のような2原子分子を考えよう. 2原子分子は並進運動 (x軸、y軸, 2軸の各方向) 3, 回転運動が[カ], 振動が1の自由度を持つ。 振動の自由度を無視すると, エネルギー等分配則を用いて2原子分子1個の平均エネルギーは [キ], 1モルあたりの全エネルギーを考えると, 定積比熱は[ク] となる.

この物理の問題を教えてください

問題3 (光の干渉) T 図2のように、 絶対屈折率がn=1の2枚の平面ガラス (媒質1) の間に厚さdの薄い板を挟み、 その間にできるくさび形の層に絶対屈折率n2=1の媒質2を入れる。このとき図の点Oから距離 だけ離れた点Dの上方にある点Aから光 (単色光) を当てて上から覗き見ると、 図のOQ 間に 「光 が強め合った明線」 と 「光が弱めあった暗線」 の縞模様が現れる。 以下では簡単のために点Aから 出る光は直進するものとし、A→C→Aという経路の反射光1とA→D→Aという経路の反射光2に よる干渉だけを考える。 図のQの長さをL=100dとし、 真空中の光の波長を入 として、以下の 空欄を埋めよ。 また選択肢がある場合には選択肢の番号を書け。 (i) 媒質1における光の波長は、媒質2における光の波長の (13)倍である。 (ii) 反射光1と反射光2の光学距離の差 (14) 倍であり、 また点Aから入射した光が反射 の するときに位相がずれるのは {(15) 1.点C, 2.点D} である。 (iii) 図のOQ間に見える隣り合う明線の間隔は入。 の (16) 倍である。また=375入) の位置に できるのは {(17) 1. 明線 2. 暗線, 3. 明線でも暗線でもない線} である。 A 媒質1 X 媒質2 L Bi 光 D P 媒質 1 Figure 2: くさび形の層による光の干渉。

解き方がわかりません。よろしくお願いいたします。

2. 太陽の中で陽子同士が 1 fm にまで近づくためのエネルギーは熱 エネルギーです。 絶対温度 T [K] のとき、その中の分子の平均運 動エネルギーはおよそ kBT と与えられます。 ただし、 kg はボル ツマン定数です。 太陽の中心温度は約1500万Kと言われていま す。 太陽の中心付近で運動している陽子の平均エネルギーをジュ ール [J] と電子ボルト [eV] の単位で教えてください。

超伝導のBCS理論についてです。絶対零度(T=0)において画像のような近似(3.37)が何故できるのか教えてくれませんか？

64 3. BCS 理論 T<T。では (3.32) に戻って求めた4の温度依存性を図3.7 に示す。 一方,絶対零度における4は (3.32) で T =0 とおいた後に, T。 を求め 0) る場合と同様の変形をして 1=。 dミ -e 2V +(0) 200 4(0) 入 log (3.37) すなわち (-) (3.38) 4(0) 20p exp を得る。(3.36) と (3.38) より,BCS 理論の範囲では, BCS ギャップ4 と

この問題の(6)の答えの出し方が分かりません。

は はえ 1.物体の運動 015 0-tグラフと相対速度 [ 難易度©○○0●] 4 この 物体Aが時刻t3D Os にx軸の原点z=Om を出発し,続いて物体Bが時刻t3D 3s に原点 を出発した。右のグラフの太い実線は物体A, 太い点線は物体Bの速度 [m/s] の時間変化 を表している。両物体はx軸上を衝突せずに 運動するものとして, 次の各問いに答えよ。 (1) 時刻t=D 3s からt3D7s までの物体Aの平 均の速さは何 m/s か。 (2) 時刻t= Os からt=D 4s までの物体Aの移 動距離(通過した道のり)は何 mか。 (3) 時刻t= 6s における物体Aの位置座標:は何m か。 (4) 物体Aの加速度a [m/s] の時間変化をグラフで表せ。 (5) 物体Bから見た物体Aの速度が1m/s になる時刻をは何sか。 すべて答えよ。 (6) 物体Aと物体Bが同じ位置にいる時刻とは何Sか。 (m/s) 4 A 12 0 3 5 7 Hls] -2 5 鉛直投げ上げ[難易度 ○○O©] 地上からボールを大きさむ。の初速度で鉛直上方に投げ上げる。 重力加速度の きさをgとして、次の値を求めよ。 1の高さん 大 学入一

この問題が全く分かりません。 解説をお願いします！ ちなみに答えはVa=2.8,Vb=0.70 になります。

ー川山Lの同の反発係数を0.70 とし, 床面はなめらか であるとする。 (3) 小球がはねかえった後に達する最高点の高さ h [m]を求めよ。 3運動量と力学的エネルギー 図のように,曲面と水平面からなる質量 4.0kg の台Bが,なめらかな床の上に置かれている。 ここで,台Bの水平面から高さ 0.50mの曲面 上から,質量1.0kg の小球Aを静かにすべら せた。この後,小球Aが台Bの水平面上を動 いているときの,床に対する小球Aと台Bの速さ DA, UB[m/s]をそれぞれ求めよ。 小球Aと台Bの間に摩擦はなく, 運動の前後で力学的エネルギーが保存されてい るとしてよい。また, 重力加速度の大きさを9.8m/s° とする。 25 0.50m B 30 第3章 運動量の保存 55

物性物理学の本を読んでいて、質問があります。 本では， 量子力学による1電子原子の電子状態の記述について 添付のように述べていて， (1.12)式までは良いのですが， 赤枠で囲ったところの式(1.13)の導出過程が知りたいです。 よろしくお願いいたします。

$1.2 1電子原子の電子状態 1 p° = 2me 2 a 1 V= 2m。 2m。(r+ r dr 原子においては,原子核を中心としてそのまわりの半径10-10m程度の領 の形となる。ここでAは次のような角度に関する微分演算子である。* 域を電子が運動している。原子の構造を理解するためには,この電子の振舞 1 sin 0 d0 1 を調べなくてはならない。まず最も単純な場合として,Ze の正電荷をもった A= - (sin 0 sin' 0 核のまわりを,1個の電子が運動している場合を考える。Z=1であればこ 1電子原子のハミルトニアンがこのように具体的に与えられた.このハミル れは水素原子そのものであり,Z =2であれば He* イオンということにな トニアンに対するシュレーディンガー方程式(1.9) は2階の微分方程式の形 る。 をしている。これを満たす解として波動関数T(r, 0, φ) が求まれば,1電 原子の質量のほとんどは核に集中しているので、そこを重心として座標の 子原子における電子の分布の様子がわかる。ところで,原子に属する電子の 原点にとってさしつかえなかろう。電子は -e の電荷をもち,核の正電荷 波動関数は,核から十分遠方(r→0)ではゼロに収束するはずである。こ Ze とクーロン相互作用をもつ。そのポテンシャルエネルギーは電子と核の のような境界条件の下で(1.9)式を考えると,電子のエネルギー固有値 E が 間の距離rに反比例し, 離散的な特定の値をとるときのみ解が存在する。これは量子力学系の顕著な Ze? V(r) = - 特徴である。 4TE0ア 最も低いエネルギー固有値を与える解は球対称で、次の形をしている。 である。* これは万有引力と同じ形をもつので,古典的に考えれば,地球が 17Z/2 ( exp(-) 太陽のまわりを回るように電子は核のまわりを楕円軌道を描いて回ると考え 『(r) = たくなる。しかしながら,このような極微の世界まで古典ニュートン力学が ただし,ここで そのまま成立するわけではない,電子の振舞を正しく理解することは,今世 4TEh An = mee? =0.529 A 紀初頭登場した量子力学をもってはじめて可能となった。量子力学によると, 電子の存在確率は波動関数 『(r)の絶対値の2乗に比例する。定常状態では 『(r)は次のシュレーディンガー方程式を満たすというのが量子力学の骨子 はボーア半径とよばれる。 である。 H V (r) = ET (r) ここで はハミルトニアンで,電子の運動エネルギーとポテンシャルエネ ルギーの和であり, 1 p°+ V(r) 2m。 H = の形をもつ。** 第2項のポテンシャル項は方向によらず,核からの距離のみ に依存するので,全体を極座標を用いて表した方が都合がよい。このとき, 第1項の運動エネルギーの部分は Eo = 8.8542 × 10-12 F/m は真空の誘電率。 m。は電子の質量,p= - iAVは運動量オペレータである。ただし,▽はナプラと読 み,直交座標系では 定,立,えを直交する単位ペクトルとして、V= -+ の形をもつ微分演算子である。カ = h= 6.626× 10-4JSはプランク定数。

角運動量に関する問題です どなたか教えて頂けると助かります🙇‍♂️

次の間題を解いて解答を pd k のもとで運動している。ただし、 kは 196 問題: 質量mの粒子が中心力ポテンシャルU(r) = 正の定数、rは位子の位置ペクトルrの絶対値とする。 (1) 位置r= 3ne, +2ae, - Gae, におけるポテンシャルUの値とその位置にある粒子に働く力F を求めよ。ただし、aは長さの次元を持つ正の定数である。 (2) 粒子が(1)の位置にあり、 連度o=D2ue, + 2ue, - 5ue:で運動しているときの力学的エネル ギーEと角運動量との値を求めよ。ただし、uは速度の次元を持つ正の定数である。 (3) 粒子の運動はある平面上に限られる。その平面を表す式を求めよ。(位置ベクトルを表すデカ k ルト座標の間の関係式として表せ。)また、u= のとき、rSとr2 8aの領域には違 2m することができないことを示せ。

6の方の考え方を教えてください W=nR(T2-T1)を使おうと思ったのですが、nの出し方が分かりません…

問16.6 ある理想気体が 150 kPa の一定圧力の下で外部から 60 kJ の熱量を全粘されて, 体積が0.20m3 だけ増加した. このとき, 気体のなした仕事はいくらか. また, 内部 エネルギーはどれだけ増加したか. 間16.7 絶対温度7i の1モルの理想気体がある. この理想気体の体積を一定に保ったま ま熱量のを加えたところ, 絶対温度は75 になった. 内部エネルギーの次化量はいく らか. また, この理想気体の定積モル比狭はいくらか.

なぜ、CO＝8と分かるのですか？

物 理 商w 鏡面の形状が半径 8 cm の球面の一部からなる凹面鏡がある。図4のよう に, その光軸(主軸) と思面鏡の交点Oから 20 cm 離れた光軸上の位置に。 小さい物体を光軸と垂直に置く。この凹面氏によって生じる物体の像の種類 と点 Oから像までの距離の組合せとして最も適当なものを, 下の①ー⑥の うちから一つ選べ。ただし, 点Cは凹面鏡の球面の中心で,。 CO の中点が凹 面鏡の焦点F となる。また, 光軸に平行な光線は思面鏡での反射後。 焦点 Fを通s。| 4 ] 避O から像までの距離cm〕 人 5 8 2 5 8