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化学 大学生・専門学校生・社会人

解答が欲しいです。

[1] 1.013×10° Paのもとで、1mol のある気体を、 温度をT,Kから T2Kへ上昇させたと きのエンタルピー変化とエントロピー変化を求めよ。 ただし、その気体の定圧モル熱容 量は次式(Tは温度(K)、 a、 b、 cは定数)で表せるとし、 また気体定数はRJK! mol-! とする。 Cp=a+bT+cT-2 JK-' mol- [2] 1.013×10° Paのもとで、 ある結晶1 mol が融点TKで完全に融解するときにgJの 発熱が観測されたという。 このときのエンタルピー変化とエントロピー変化を求めよ。 [3] 1 mol の理想気体が、状態1 (温度 Ti K、 体積1i m') から状態2 (温度 72 K、 体 積2 m')へ膨張するときのエントロピー変化を求めよ。定積モル比熱は CvJK' mol'! で定数、また気体定数はRJK'mol'' とする。 ヒント:定温過程と定積過程の2段階に分けて考える。 [4] 初期状態において温度T,でnmolの理想気体を、①可逆定温膨張、②可逆断熱膨張、 の不可逆断熱自由膨張、 の3通りの過程で体積を iから 12へ増加させた。それぞれの 過程に対して、系が得る熱と系のエントロピー変化について、 詳しい結果の導出と併せ て説明せよ。ただし、 気体定数は Rとする。また、縦軸を圧力、横軸を体積として、上 記のそれぞれの過程に対する変化を図示するとともに、 その理由を説明せよ。

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物理 大学生・専門学校生・社会人

全く手が付かないです。教えていただけると幸いです。

1. (1) プランク定数丸,真空中の光速c,ニュートン定数Gだけを組み合わせて,エネルギー,質量。 長さ,時間の次元を持つ定数を構成せよ.なおこれらはそれぞれ,「プランクエネルギー」, 「プランク質量」,「プランク長さ」,「ブランク時間」と呼ばれ,宇宙誕生の際や量子重力理 論を考える上で重要な役割を果たすパラメータであると信じられている。 (2) 上で求めた4つの定数の値を SI標準単位で求めよ、有効数字2ヶタで答えること。 注:解答自体はネット検索等で簡単に見つけられると思いますので,考え方や計算過程をきち んと示すこと、答のみ書いたレポートは評価しません。] 2.2017年2月に, NASA が地球から約39光年離れた恒星系「トラピスト1」に地球に似た新しい7 個の系外惑星を発見したと発表し,大きな話題になった。地球からトラビスト1への簡単な宇宙 旅行のモデルを考えてみよう。 宇宙船が地球からトラピスト1まで光速の 80 %の速さで等速度運動すると仮定し!,以下の問 に解答せよ、ただし,話を単純化するため,地球とトラビスト1は相対速度ゼロの二つの慣性系 であるとする。 (1) 地球上の観測者から見ると,地球とトラピスト1は静止しており,運動しているのは宇宙船 である。この観点から,宇宙船がトラビスト1に到達するまでに要する地球上での時間と 宇宙船内での時間 (単位は yr (年))を求めよ。解答は有効数字2ケタとする。 (2) 宇宙船内の観測者から見ると,宇宙船は静止しており,運動しているのは地球とトラピスト 1である。この観点では,(1) で求めた宇宙船内での時間はどのように説明できるか? 【(2) のヒント] 宇宙船内の観測者が測る地球とトラピスト1の距離はどうなるだろうか? 3.重力は他の3つの力に比べて極端に弱いにも関わらず,天体の運行などの宇宙規模の現象に対して は支配的な役割を果たす。その理由を考察し簡潔に述べよ。 4. 湯川秀樹の中間子論によると,相互作用の到達距離はその相互作用を媒介する素粒子の換算コンプ トン波長程度と見積もられる。この考え方を弱い力に適用してみた場合,弱い力の到達距離は どの程度と見積もられるか考察せよ。ただし、弱い力を媒介するボース粒子(ウィークボソン Wキ,z°) の質量は,W*が約 82GeV, z° が約93GEVであることが実験によって判明している 弱い力の到達距離は授業中に紹介しているので,きちんと計算を書くこと、] 2 「つまり,宇宙船の発着に伴う加速·減速や方向転換の加速度などはすべて無視します。 2粒子の換算コンプトン波長の定義は、mをその質量として、入=ー 媒介する光子は質量なので、換算コンプトン波長は無限大となる。ごれは電磁力が長距離力(到達距離 = 無限大)である ことを表している。同じ理由で重力は長距離力であるので、(未発見だが)重力子も零質量であると考えられている。しかし ながら,強い力を媒介するグルーオンも零質量であることがわかっているが、授業で述べたように強い力は短距離力であっ て、原子核の大きさくらいしか力が届かない。これがどうしてかは難しい話なので、きちんと知りたい人は,量子力学を学 んだ後、大学院で QCDを勉強して下さい。 (自然単位系では、A=)例えば,電磁力を

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化学 大学生・専門学校生・社会人

この問題の答えとできれば解説をお願いします。

第3回 提出課題 課題1 化学反応式と物質量 水 次の各問に答えよ。ただし,原子量は次の値を用いよ。また、数値は特に指定のない限り四指五 入により有効数字3桁で答えよ。 ErO.1 00 原子量:H=1.0, C=12.0, O=16.0, Mg=24.3. Cl=35.5, Cu=63.5 0℃, 1.013× 10Pa(1atm)における気体のモル体積:22.4L/mol (ーロ) 問1 マグネシウムMg は塩酸 HCII に溶けて水素を発生する。このとき起こる変化は次の反応式 で表わされる。 Mg + ( a )HCl -→ MgCle + H。 0を いま,0.729g のマグネシウムを塩酸に完全に溶かした。次の(1), (2)に答えよ。 (1) 文中の反応式の(a )に当てはまる整数を記せ。 am0.1 S間 (2) 溶解したマグネシウムの物質量は何 mol か。 (3) 発生した水素の体積は0℃, 1.013×10°Pa(1atm)で何Lになるか。 類 ) 問2 家庭用の燃料として用いられているLPG(液化石油ガス)の主成分はプロパン CH。であ る。プロパンを完全燃焼させると,次の反応により二酸化炭素と水が生じる。 CH。 +( a) 0: → ( b)CO: + ( c )H.0 いま,0℃, 1.013×10Pa (1atm)で15.6L のプロパンを完全燃焼させて, 水を沸騰させ a1 た。次の(1)~(4)に答えよ。 (1) 空欄( a)~ ( c )に当てはまる整数を記せ。 (2) 燃焼させたプロパンの物質量は何 mol か。 10.1 (3) 必要な酸素の体積は0℃, 1.013×10Pa (1atm)で何Lになるか。 (4)生成した二酸化炭素は何gになるか。 問 問3 0.50gの水銀 Hgを酸化すると,0.54gの酸化水銀(IⅡ)HgO が得られた。水銀の原子量はい くらか。 問4 銅の酸化物がある。 この酸化物中に含まれる銅の割合は質量パーセントで表すと88.8%であ った。この酸化物の組成式を記せ。 22

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化学 大学生・専門学校生・社会人

答えを教えてください。

第3回 提出課題 ウムの の新 度は1.12c cm) 課題1 化学反応式と物質量 ケ 快 人 次の各問に答えよ。ただし,原子量は次の値を用いよ。また。数値は特に指定のない限り四捨五 入により有効数字3桁で答えよ。 <ETO.1 原子量:H=1.0, C=12.0, 0=16.0. Mg=24.3, Cl=35.5, Cu=63.5 0℃, 1.013×10Pa(1atm)における気体のモル体積: 22.4L/mol マグネシウム Mgは塩酸 HCI に溶けて水素を発生する。このとき起こる変化は次の反応式 で表わされる。 問1 Mg +( a)HCI MgCl。 + H。 いま, 0.729g のマグネシウムを塩酸に完全に溶かした。次の(1), (2)に答えよ。 (1) 文中の反応式の(a)に当てはまる整数を記せ。 (2) 溶解したマグネシウムの物質量は何 mol か。 (3) 発生した水素の体積は0℃, 1.013×10Pa (1atm)で何Lになるか。 問2 家庭用の燃料として用いられている LPG(液化石油ガス)の主成分はプロパン C.H。であ る。プロパンを完全燃焼させると,次の反応により二酸化炭素と水が生じる。 CH。+( a) 0 → ( b) CO: + ( c ) H.O いま,0℃,1.013×10Pa(1 atm)で15.6L のプロパンを完全燃焼させて, 水を沸騰させ た。次の(1)~(4)に答えよ。 (1) 空欄( a) ~ ( c ) に当てはまる整数を記せ。 (2) 燃焼させたプロパンの物質量は何 mol か。 (3) 必要な酸素の体積は0℃, 1.013×10Pa (1 atm)で何Lになるか。 (4)生成した二酸化炭素は何gになるか。 問3 0.50gの水銀 Hgを酸化すると,0.54gの酸化水銀(IⅡ)HgO が得られた。水銀の原子量はい くらか。 問4 銅の酸化物がある。この酸化物中に含まれる銅の割合は質量パーセントで表すと88.8%であ った。この酸化物の組成式を記せ。 - 22 -

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