(2)の答えがどうしても合わないので、途中の計算も含めて教えて欲しいです。お願いします。

単原子分子の理想気体3.5mol が円筒形の容器に入って 5 いる。熱の出入りがないようにして, 1.6×10°Jの仕事を 外から加えて気体を圧縮した。気体定数 R を 8.3J/mol-K として次の問いに答えよ。 (1) 気体の内部エネルギーの変化はいくらか。 気体の温度変化はいくらか。 1-

⑵ボイルシャルルを使ってやったのですが答えが合いません この方法はダメなのでしょうか？

解答 (1) 1.6×10FP3 (2) 96℃ 指針 コックを開いて平衡状態に達したとき, A, Bの気体の圧力, 温度は等しくなる。 また, 周囲と熱のやりとりがないので, コックを開 く前後で, 気体の内部エネルギーの和は一定に保たれる。 気体は外に逃 げないので, 物質量の和も一定に保たれる。 解説 (1) コックを開く前のA, Bの気体の内部エネルギーをUょ, ○このような気体の混合 では、外部と熱のやりと りがなければ,内部エネ ルギーの和は保存される。 ○単原子分子からなる気 体の内部エネルギーび は、気体の状態方程式 しとする。アルゴンは単原子分子であり, U= nRT= DVの関 E 22 係を用いてU。UBを求めると, 1L=10°m° なので, カV=nRT を用いて。 U=ニ×(1.0×10) × (2.0×10-3)=3.0×10°J マA--』 なる。 Uゅ=;x(2.0×10) × (3.0×10-)39.0×10°J 22 コックを開いた後の圧力をが[Pa] とする。 このときのA, Bの内部 エネルギーの和をひとして, 11 U-DVの式を用い E U=;×が×(2.0+3.0)×10~3=7.5×10~3×が 2. 内部エネルギーの和は変化しないので, UA+Ug=Uから, 3.0×10+9.0×10-7.5×10-3×が (2) コックを開く前のA, Bの気体の物質量を nA, ng とする。 気体定 数をRとして, 気体の状態方程式かV=nRT を立てると, A:(1.0×10)× (2.0×10-3)=Dn,R(27+273) B:(2.0×10)× (3.0×10-)3D2%R(127+273) ている。気体全体の体積 は、A, Bの体積の和で あり,(2.0+3.0) ×10-3 m°となる。 が=1.6×10°Pa A:1.0×10°Pa, n、[mol]. 27℃ B:2.0×10°Pa, Ma[mol], 127℃ 変化前 2.0 これから, na3,0R' 3.0 * ng= となる。コックを開 2.0R A(2.0L 3.0L B いた後のA, Bの気体の温度を T[K] として, A, Bの 気体全体について状態方程式かV=nRTを立てると 変化後 1.6×10°Pa, n,+ma [mol), T(K (図), (1.6×10)×(2.0+3.0)×10-3%3 (natng) RT 8.0×10° a("u+Yu) 2.0 O平衡状態に達したとき A, Bの気体は同じ状態 にあるので、両者をまと めた気体の状態方程式る 立てることができる。 8.0×10° =369.2K =L 3.0 2.0R)R 369.2-273=96.2℃ 3.0R 求める温度(℃)は, 2.96 10

内部エネルギー 3／2nRΔtを3／2Δpvとやっても大丈夫ですか？

基本間題 138. 内部エネルギー● 温度0℃、 圧力1.0×10°Pa(1 気圧),体積 3.36×10-2m°のアル ゴンを、体積を一定に保って温度を27℃とするとき,内部エネルギーの変化量はいくら か。ただし、気体定数を8.3J/(mol·K) とする。

物理 2条平均速度について 赤線の部分がよくわからないです

基本例題56 気体分子の2乗平均速度 物質量n[mol]の単原子分子理想気体(分子の質量 m [kg])がT[K]の状態で、 ある容器に封入されている。アボガドロ定数をNA[/mol),気体定数をR[J/(mol-K)) とする。 (1) 気体の内部エネルギー Uを求めよ。 (2) 気体分子1個の平均運動エネルギーを求めよ。 (3) 気体分子の2乗平均速度を求めよ。 (4) Ne は He の5倍の分子量である。高温低圧の希ガスは,単原子分子理想気体 とみなせるとする。 ① 同温での Ne 分子の平均の速さは He 分子の何倍か。 Ne 分子の速さが He 分子と同じとき,Ne の温度は He の何倍か。 (理想気体の内部エネルギー) = (分子の数)× (分子1個あたりの平均運動エネルギー) 2乗平均速度は,気体分子の平均の速さの目安と見なせる。 考えぶ 解説 (1) 単原子分子理想気体の内部エネルギーUは, 3 U=-nRT [J] 2 開の本 8SS (2)(分子1個の平均運動エネルギー) = (内部エネルギー) より、 (分子の数) 3 u_2uRT 2N。 U 3RT nNA nNA 3RT 3RT (3) 2乗平均速度をアとすると,m? v* = 2N。 mNa 3RT よって, = [m/s) V mNA (4) 分子量をMとすると, 気体の質量は、 =M×10-3 mNa 3m/s 4m/s 3RT 3RT T (3)より,ア= V mNA OC NM×10 V M 1 5m/s 0 T=一定より, ア oc JM 3+4+5 =4m/s よって,平均の速さは分子量の平方根に反比 3 例するので, 倍。 3+4°+5 = 4.1m/s 3 M×10 -3 よって,ひ= つまり,2乗平均速度は分子の平均 の速さの目安になる。 2) Tについて解くと, T= 3R =一定より, TcM よって,温度は分子量に比例するので, 5倍。

(2)-i で、分数の分母にMが急に出てきて、 ω=√P0S+Mg/Mh となっていますが、 このMってどこから出てきたんでしょう？ わかる方教えてください！！

|図のように,鉛直に立っている断面積S[m°]のシ まとめの問題 ピストンの単振動だ~! No.1 M に単原子分子が閉じ込められている。ピストンに 質量M [kg]のおもりを置くと, 高さh [m]のとこ ろで静止した。大気圧を P.[N/m°], 重力加速度 をg[m/s°]として,以下の問いに答えよ。 (問題数が多いぞ~, でも負けるな~!) 大気正 h Po 体 273 No.1

物理の熱力学の問題です。 分かる範囲で良いので教えて下さい🙇

(月) 間4 過程Vでは、まず加熱装躍で気体に熱を加えながら温度が一定になるようにピストンを ゆっくり動かして状態Aから状態E(圧力p(ただし、か> p). 体積V,,温度 T)まで変 化させ、その後ピストンを固定して冷却装置により気体が熱を放出することにより状能E |3| 図1のようになめらかに勤くビストンがついたシリンダーに1モルの理想気体が入っている。 このシリンダーとビストンは断熱材でできており,シリンダー内には加熱·冷却装置が取り付け られている。この装置でシリンダー内の気体を加熱することにより気体は熱を吸収し,この装置 で気体を冷却することにより気体は熱を放出することができる。理想気体の内部エネルギーはそ の体積に依存せず、気体分子の数と絶対温度Tのみで決まる。この理想気体の定積モル比熱 Cy や定圧モル比熱 C,は,この問題で考える温度範囲では温度によらず一定である。気体の圧力p から状態Cまで変化(定積変化)させる。 (1) 過程Vを表す曲線の概略をャ-V図に描け。 (2) 過程V全体で気体が吸収する正味の熱量をQw とする。上記の4個の過程で気体が吸収 と体積Vの関係を表した図2ゆーV図)を参照して、以下の間いに答えよ。ただし,気休定数は する正味の熱量(Q, Q, Qu. Qw)の大小関係を不等式で表せ。また。その求め方を説 Rとする。配点 30 %) 明せよ。 問1 加熱·冷却装置を動作させずに、状態A(圧力p.体積V,温度T)からビストンを シリンダー ゆっくり動かして気体の体積を増加させると、気体の圧力は単調に減少して状態C(圧力 p。体積『2(ただし、V;くVa),温度 T)に達する。この変化を過程1とする。この過程 Iは断熱変化であるため,気体が吸収する熱量Q:は0になる。この過程1で気体が外部に ービストン する仕事所を求めよ。 理想気体 状態Aから状態Cに達する過程として、過程I以外に3通りの過程を考察する。 加熱·冷却装置 問2 まず過程Iについて考える。 程Iでは,始めに加熱装置で気休に熱を加えながら圧力を 図」 一定に保ちつつビストンをゆっくり動かして状態Aから状態B(圧力か,体積V2. 温度 T)まで変化させ. その後ビストンを固定して冷却装置により気体が熱を放出することによ り状態Bから状態Cまで変化(定積変化) させる。 p. A(T=TA)1 B(T=T。) p」 (1) 状態Aから状態 Bまで変化したときの気体の内部エネルギー変化 AUanを Crを用いて 表せ。 (2) AUAn を熱力学第1法則を用いて求め, Co. pu Th, Tu, Vi, Vaを用いて表せ。 1 (3) CrとC, の間には, C, - Cy=DRの関係がある。 (1)と(2)の結果を用いてこの関係を求 めることができる。 その求め方を示せ。 4) 過程Ⅱ全体で気体が吸収する正味の熱量(気体が吸収する熱量から, 放出する熱量を引 ID(T=To) |C(T=T) いたもの)をQ とする。 Q」 を Cr. R, Ta, TB, Teを用いて表せ。 1I 0 V」 V。 間3 過程山では, まずビストンを固定して冷却装置により気体が熱を放出することにより状態 図2 Aから状態D(圧力p. 体積V. 温度Tp)まで変化(定積変化) させ, その後加熱装置で気 体に熱を加えながら圧力を一定に保ちつつピストンをゆっくり動かして状態Dから状態C まで変化させる。過程Ⅱ全体で気体が吸収する正味の熱量をQ日 とする。このQe とQaの 大小関係を不等式で表せ。 ○M16(587-95)

(2)の③が分かりません 答えは、-9/2Ｐ０V０です

406 Po イX6 4 [図]のように、滑らかに動く軽いピストンを取り付けたシリンダーに、1.0mol の 単原子分子理想気体を閉じ込めて鉛直に立てた。最初、 気体の圧カは大気圧 Po[Pa] と等しく、体積は 1% [m°] であった。この状態を状態Aとする。状態 Aからピストン の固定を解除して、加熱して体積を 41% [m°] にした。この状態を状態Bとする。 さらに、状態Bから、ピストンを固定し体積を 41% [m°] に保ったまま気体を冷却し、 圧力を Po/4 [Pa] にした。この状態を状態Cとする。 その後、ピストンの固定を解除 し、等温変化で体積を 1% [m°] にした。この状態を状態Dとする。重力加速度の大き さをg [m/s?]、気体定数を R [J/(mol»K)] とする。ピストン、シリンダーは断熱性で、 外部との熱のやり取りはないものとする。 T T 大気圧A1 定様を化 V。 W=o [図] Fs W- (1) 状態Aから状態B の過程について以下の問いに答えよ。 の 気体がした仕事を求めよ。 ② 気体の温度上昇を求めよ。 3 気体に与えた熱量を求めよ。 (2) 状態Bから状態Cの過程について以下の問いに答えよ。 の 気体がした仕事を求めよ。 2状態Cでの気体の温度は何Kか。 内部エネルギーの増加量を求めよ。 (3) 状態Aから状態 B、C、 Dへと変化する過程を表すグラフを、縦軸を圧力、横軸を体積として描け。 Q W+U w-pV 3 そR.3V 4voPo - 3Vo Po foV。 4 (6 Bovo 4-4 リーー

2）以外の解き方がわかりません。 詳しく教えていただけると助かります。

初期温度300kのヘリウム 2,00mol を匠カー定のもとで加熱し、その体滅を 3倍にした。次の問に答えよ。He は理気体とし、定容モル熱客量Cumは 温度に依存せず Cm=尺 ム て

理解ができません。ピストンを押すと、中の空気圧が高くなり、熱運動は激しくなると思うのですが、予想とは真逆の結果になってます。なぜなのか教えてください。 気体、液体ともに熱運動が激しくなるならば、左の写真は、蒸発が進むと私は思ってます。でも違うようです

注意 容器の体積と蒸気圧の関係系 気体の体積が変化しても, 気液夜平衡が保たれているかぎり,蒸気圧は一定に保たれる。 一方,ふたのない容器に液体を入れておいたり, 密閉容器中でもすべての液体が蒸発し た場合は,気液平衡にならないため,蒸気の示す圧力は, 蒸気圧よりも小さくなる。 気液平衡 気液平衡 気液平衡 山 L 放置 放置 気体の体積を小さくすると, は じめは蒸気の一部の凝縮が進む が,やがて気液平衡に達する。 気体の体積を大きくすると, は じめは液体の一部の蒸発が進む が,やがて気液平衡に達する。 温度一定 O O O 0 O O O O- O O O ピストン 蒸発 O ピストン 凝縮 を押す

物理基礎の問題で6〜9が分かりません 量が多いですがよろしくお願いします

(6)物体に( )を加えると,物体の内部エネルギーは増加する。また, 物体に(? )をしても 内部エネルギーは増加する。 (7)物体に加えた熱をQ[], 物体にした仕事を W [J]とすると, 物体の内部エネルギーの変化分 4U (J]は,4U= ( )となる。これを(4 )という。 (8) 100Jの熱を加えたところ,外に 30Jの仕事をした。内部エネルギーの増加は何Jか求めよ。 (9) 100Jの仕事をしたところ,外に熱を放出することはなかった。この物体の内部エネルギーの増加 分を求めよ。