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物理 大学生・専門学校生・社会人

問1で間違えたのですが、図1における理想気体の温度を出すのに、内部の圧力(P1と置きました)を求めなきゃいけません。自分は、力のつりあいの式として、「P1S=P・2S」よりP1=2P としてしまいましたが、解答では「液面の高さが等しいので、この気体の圧力は大気圧に等しくPで... 続きを読む

II 図1のように、液体が入っているシリンダーAとシリンダーBがあり,水平管 で連結されている。これらのシリンダーには、 それぞれ断面積 Sm?]のピストン A と断面積2S[m?)のピストンBが取り付けられている。これらのピストンの厚 みと質量は無視でき, シリンダー内を滑らかに上下運動できるものとする。ピスト ンAの上部の空間に x[mol] の単原子分子理想気体が閉じ込められている。理想気 体は図1のように加熱 冷却器による加熱と冷却が可能であり, それ以外の熱の出 入りはないものとする。一方、 ピストンBの上部は圧力 P[Pa]の大気圧である。 ここで、気体定数をR[J/(mol·K)], 理想気体の比熱比をY, 液体の密度を p (kg/m°),重力加速度の大きさを g[m/s°]とする。理想気体の温度と圧力はピス トンAの上部の空間の内部で均ーとし, 液体の密度は常に一定とする。また,加 熱·冷却器の体積と熱容量は無視できるものとする。 以下の問いに答えよ。なお, 解答は問題文で示されている記号のみを用いて行うこと。 問 1. 図1のように, 加熱 冷却器による加熱を行う前の初期状態では,ピストン AとピストンBの高さは等しく, ピストンAの上部の空間の高さはL[m] で あった。 (1) このときの理想気体の温度を求めよ。

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物理 大学生・専門学校生・社会人

明治大学理工学部2007の物理大門Cです イの答えが理解できません。解説していただきたいです。

図のように、ビストンをはめた2個の円筒容器が細い管でつながれ, 鉛直に立 てられている。左側の容器は、断面積が S, であり、 ピストンの質量は M、 であ る。右側の容器は、 断面積が S, であり、 ピストンの質量は M。 である。 右側の 容器の底には弁が付けてあり、 そにから容器内に水または気体を導入できる。 左 側の容器の底近くにはヒーターが取り付けてあり、 2個の容器内部全体を加熱で きる。この装置に使われている材料は,すべて、無視できる熱容量を持ち、ま た。熱を通さない。 重力の加速度の大きいをg.気体定数をR. 大気の圧力を poとして答えよ。 はじめに、2個の容器を水で満たした。すると,図la)に示すように、左右のビ ストンは、 それぞれ底から高さh」およびょの位置で静止して、 h」 くhとなっ た。このとき、 左側のピストンが水から受ける圧力はア である。そし て、M、 とM: の間には、 イという関係がある 次に、水を容器内から排出して, 右側のビストンの上に質量Mのおもりを 乗せ、容器内をnモルの単原子分子理想気体で満たした(図b)。すると、2つ のピストンは底から等しい高さhのところに静止した。このときの気体の温度 はTであった。2個の容器をつなぐ細管や弁につながる細管の体積を無視す ると,h= ウ である。また,右側のピストンに乗せたおもりの質量は M= エ である。ここで、ヒーターに電流を流して、 気体をゆっくりと m熱た その結里 何体の祖 け ATt

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工学 大学生・専門学校生・社会人

どなたかこちらの問題の答えを解説してもらえないでしょうか?

B2-1~B2-2 の2間のうちから1問を選んで解答しなさい. (配点10点) B2-1 次の文中の空欄に当てはまる最も適切な答えを候補群から選びなさい。 風船は天然ゴム (イソプレン) で作られており, 膨らませた後で縮んでいく過程は気体の膜透 過現象とみなせる. 実際に, 空気と水素にて同じ大きさに膨らませて一晩置いたところ, 空気を つめた風船はほとんど大きさを変えなかったのに対して水素の方は半分ほどの大きさに縮んだ。 この結果に対する理由について, 以下のような説明をすることができる。 気体分離膜中の着目分子の移動速度 Q/A[mol*m?*sりは, 拡散係数 D, 膜厚 tm 膜中の供給側 (風船内)の濃度を CH, 透過側 (大気) の濃度を Cとすると, 次式で表すことができる。 2-D(C-C) A t ここで膜中の濃度 CH, CLは測定するのは困難であるため, 着目成分の気相中の分圧 pと膜中の濃 度Cとの間に一定の平衡関係を適用して濃度を気相分圧 p で書き表すことにする. その関係式と して、 型の式を適用すれば、 a C=S*p と表される。ここで, Sは b に関係する係数である. 着目成分の供給側の分圧を pa, 透過側 の分圧を pとして, 上式を式(1)に代入すると着目成分の膜透過速度は次式で表される。 2- A c(d]-e) C P 式(3)において, 膜厚は同じとみなすと, 残りのバラメータの大小によって風船の収縮速度が決 まる。つまり,冒頭で述べた空気に比して水素の風船が早く縮んだのは, 水素の透過が大きかっ たためと理解できる. その 1番の理由は 内外で|g|ためにそれが小さい. 2番目の理由は,分子の大きさや質量に依存する 素の方が大きいことである.なお, 炭素数4以上の有機ガス (例えばブタン)になると i は小 さくなるものの, それ以上にj_が大きくなるために水素よりも早く縮むことが知られている。 f が大きいためであり,空気の風船の場合は組成が h が水 [候補群] 0 Heury (2) Langmuir (2)飽和度 a (3) Freundlich (4) Raoult (5) Fick b (1)揮発度 (3)溶解度 (4)分散度 (5) 自由度 S D D C DS Dt。 Stm S DS 「m d (3) Pu PL (2) PL (4) PHS (5) pLS (1) pH (2) pL (3) PL PH (4) PHS (5) pLS (1) pL (2) pu- PL (3) PH (4) 2 (5) D S (6) S (8) 同じである (9) 差が小さい (10)差が大きい

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