物理重要問題集2024 大問71番の（3）なのですが、シャルルの法則は、初期状態と状態2で一定ではないのですか。

必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直に 立てられている底面積S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo〔kg〕のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho〔m〕からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g〔m/s2] とする。 物体 M [kg] ピストン Mo〔kg]- h [m] ho[m] 初期状態 単原子分子 理想気体 状態 2 図1 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ To [K], 気体の圧力』が大気圧と同じPo〔Pa〕, ピストンの高さがん。 〔m〕である。まず、ピ ストンの上に質量 M[kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し,高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し,高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり、この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 [Pa] (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4) 状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのV図を図2にかけ。 (6) このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 0 V[m³] 図2 (8)M=2Mo, Mo= PoS =2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕

答えはイなのですが、なぜそうなるのですか?

問4 電流によって電熱線で発生する熱量について,次のようにまとめました。 文章中の① 図1 にそれぞれあてはまる語の組み合わせとして最も適切なものを,下のア~エの中から一つ選び、 そ の記号を書きなさい。(3点) 電熱線に一定の大きさの電流を流すとき,一定時間に発生する熱量は電熱線の抵抗が大きい ほど①なる。また,電熱線に一定の大きさの電圧を加えるとき,一定時間に発生する熱量 は電熱線の抵抗が大きいほど②なる。 ア ①...大きく ウ ①･･･小さく ②･･･大きく ②…..大きく ①･･･大きく ②･･･小さく エ①･･･小さく ②･･･小さく 問5 地震が起こると, 震源から速さの異なるP波とS波の2種類の波が同時に発生し, その波が同心 円状に広がっていきます。 このとき, S波が到達することで起こるゆれを何といいますか。 その名 称を書きなさい。(3点)

問2の(2)を教えてください。

抵抗の大きさが4Ωの電熱線P, 8Ωの電熱線Q 抵抗の大きさがわからない電熱線Rなどを使って, 電流による発熱について調べる実験をおこないました。これについて,次の各問いに答えなさい。ただし、 電熱線P~電熱線Rの抵抗の大きさは,つねに一定であるものとします。 【実験1】 1. 発泡ポリスチレンのカップにある量の水を入れ、水の温度 電源装置 スイッチ が室温と同じになるまでしばらく放置してから,そのときの 水の温度を調べて記録した。 温度計 2.電熱線Pを1本使って、 右の図1のような装置を組み立て た。 3.電源装置の電圧を12Vにして回路に電流を流した。 そし て,ときどき水をかき混ぜながら, 電流を流し始めてから 1分ごとに6分後までの水の温度を測定した。 ガラス棒 ・発泡ポリスチレン のカップ 水 3A AS1 5. 電熱線Qについても、1~3の実験を同様におこなった。 【実験2】 4.図2は,実験の結果をもとにして, 電熱線Pについての, 電流を流した時間と水の上昇温度の関係をグラフに表した ものである。 電熱線P- W VA AR 下の図3のように, 電熱線Pと電熱線Qを直列につないだ回路と、図4のよ うに,電熱線Pと電熱線Rを並列につないだ回路をつくった。 そして、 電源装 置の電圧を同じにして、図3、図4の回路にそれぞれ電流を流した。 422 電熱線P 電熱線 Q 図3 5/20 電熱線 電熱線R 図 4 30 00 上 20 10 0- 水の上昇温度(℃) 0123456 時間(分) 図2 問1 実験1の図2のグラフをもとにして,次の(1),(2)に答えなさい。 ただし, 電熱線P, 電熱線Qから 発生した熱は,すべて水の温度上昇に使われたものとします。 問2 実験1の3で、電熱線Pに3分間電流を流したとき, 電熱線Pから発生した熱量は何Jか求めなさい。 実験1の5での電熱線Qについての測定結果をもとにして, 電熱線Qについての, 電流を流した時間 と水の上昇温度の関係を表すグラフを図2にかき入れなさい。 ただし, 定規は使わなくてよいものとし ます。 実験2に関して,次の(1), (2) に答えなさい。 (1) 図3の回路にある時間電流を流したときの電熱線P, 電熱線Qを流れる電流の大きさや電熱線の発熱 量について述べたものとして最も適切なものを,次のア~エの中から1つ選び, その記号を書きなさい。 ア 電流の大きさは電熱線Pを流れる電流の方が大きく, 発熱量は電熱線Pの方が大きい。 イ電流の大きさは電熱線Qを流れる電流の方が大きく, 発熱量は電熱線Qの方が大きい。 電熱線P, 電熱線Qを流れる電流の大きさは等しく, 発熱量は電熱線Pの方が大きい。 (2 エ 電熱線P, 電熱線Qを流れる電流の大きさは等しく,発熱量は電熱線Qの方が大きい。 図3、図4の回路にそれぞれ同じ時間電流を流すと、図4の電熱線Pと電熱線Rの発熱量の合計は, 図3の電熱線Pと電熱線Qの発熱量の合計の3.5倍になりました。 図4の電熱線Rの抵抗の大きさは何 Ωか求めなさい。 92

この問題の解き方や途中式を教えて欲しいです。 答えは0.38J/(g･K)です

252 熱量の保存 (p.95~96) 熱容量が84J/Kの容器中に170g の水を入れたとき,全体の温度が 24.0℃で一定になった。 この中に, 90.0℃に熱した質量100gの金属 30 球を入れたところ,全体の温度が 金属球 (90.0°C) 容器 24.0°C 水 27.0℃になった。金属の比熱 c[J/ (g・K)] を求めよ。 ただし,熱は水, 容器,金属球の間だけで移動し,水 の比熱を4.2J/ (g・K) とする。

高校化学　反応熱についての質問です 画像の最後に「熱化学方程式は数式と同様に扱うことができる」と書いてありますが、反応熱＝「生成物の生成エンタルピー」−「反応物の生成エンタルピー」で、この画像の式を数式のように扱ったら394＝C(黒鉛)＋Ｏ2(気)−ＣＯ2(気体)とな... 続きを読む

参考 熱化学方程式 本書では,エンタルピー変化を化学反応式とAHで表している。 例えば, 炭素 (黒 鉛) と酸素から二酸化炭素が生じる反応は, 式 (a)で表される。 C (黒鉛) +O2(気) → CO2(気) AH=-394 kJ (a) しかし、この表し方以外に, 式 (b) のような表し方もある。 C (黒鉛) +02(気)=CO2(気) +394kJ- AH と, 符号が逆の値を書く (b) 式 (b)のように,式 (a) の化学反応式の矢印を等号=に置きかえ, 右辺にエンタ ルピー変化 AH と符号が逆の反応熱を書き加えた式を熱化学方程式という。 式(b)は, C (黒鉛) 1mol と02 (気体) 1molのエンタルピーの和が, CO2 (気体) 1mol のエンタルピーと394kJの熱量の和に等しいことを表している。 つまり、 熱化学方程 式中の化学式は,その物質1molのエンタルピーを表したものと考えられる。 したが って,間接的にさまざまな反応エンタルピーを求める計算を行うとき, 熱化学方程式 は数式と同様に扱うことができる。 ●エンタルピー変化を表すのと同様に, 熱化学方程式でも、 固体、液体などの状態を付記し,反応熱は 常温常圧 (25℃, 1.013×10 Pa) での値を用いる。

この黒鉛の物質量がこうなる理由がわかりません。黒鉛1モル燃やすのに発する熱量/水1モル燃やすのに必要な熱量。って組み合わせ？がよくわかりません。

(3) 混合気体をすべて燃焼 (3) 知識 268. 水の加熱 黒鉛を燃焼させて, 水1.0Lの温度を0℃から100℃まで上昇させるには、 (268 最低何gの黒鉛が必要か。ただし,黒鉛の燃焼エンタルピーは-394kJ/mol, 水の密度 は 1.0g/cm3, 比熱は 4.2J/ (g・K) とする。

重要問題集　物理　71 問題を解く上では必要がないのかもしれませんが、どうしても初期状態でのピストンにかかる力のつり合いが気になります。 自分で立てた式では、 P0S=M0g+P0S となってしまい、M0が0になってしまいます。 そもそも大気圧がかかる面積... 続きを読む

(火) 54 ⑨ 気体分子の運動と状態変化 必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 物体 M [kg] 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直にピストン Mo[kg]- 立てられている底面積 S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo [kg] のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho 〔m〕 からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g[m/s] とする。 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ h[m] ho〔m〕 初期状態単原子分子 状態 2 理想気体 図 1 To [K], 気体の圧力が大気圧と同じPo [Pa〕, ピストンの高さがん 〔m〕 である。 まずビ ストンの上に質量 M [kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し, 高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。 状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し, 高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり,この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 [Pa] (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4)状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのか-V図を図2にかけ。 (6)このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 図2 V[m³] (8)M=2Mo, Mo- PoS g h=2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕 B 応用問題 ◇72. 〈半透膜で仕切られた2種類の気体〉 思考) 図1のようにピストンのついた 2 領域 1

高校化学の熱化学方程式の分野です。この問題の答えは②になります。 解答には「（25℃における反応熱）−（5℃のC7H16（液）とO2を25℃まで温めるための熱量）−（25℃におけるC7H16の蒸発熱）」が利用できる熱量になると書いてあります。この方程式については理解で... 続きを読む

共通テスト 追試験 2023 112 問4 白金触媒式カイロは,図2に示すように、 液体のアルカンを燃料とし, 蒸発したアルカン 白金触媒表面上で酸素により酸化される反応 (酸化反応) の発熱を利用して暖をとる 器具である。この反応の反応エンタルピー(燃焼エンタルピー)を Q(kJ/mol)とし,直鎖 状のアルカンであるヘプタン CH6 (分子量100)を例にとると,熱化学方程式は次の式 (5) で表される。 -AM CyH16 (気) + 1102(気)7CO2(気) +8H2O (気) △H = QkJ (5) 空気取込み穴 ::: O2 白金触媒 (酸化反応が進行する) 子 蒸発 アルカン 白金触媒式カイロ 白金触媒式カイロの内部 0 図2 白金触媒式カイロの模式図 a アルカンの酸化反応に関する次の問い(a,b)に答えよ。 共通テスト 追試験 2023 113 態変化で出入りする熱量から求めたい。実際のカイロでは白金触媒は約 200℃になっているが,その温度での反応を考えなくてよい。 白金触媒式カイロを使用して暖をとるために利用できる熱量を、 式 (5) や状 気温5℃でカイロを使用し始め、生成物の温度が最終的に25℃になるとすると, 暖をとるために利用できる熱量は5℃のC,Hig (液)と2を25℃まで温めるた めの熱量, 25℃におけるC,H16 の蒸発熱, 25℃における反応エンタルピーから 計算できる。 5℃のC7H16 (液) 10.0g (0.100mol) と5℃の2から出発し、すべての C7H16 が反応して25℃のCO2 とH2O (気)が生成するとき、 利用できる熱量 は何か。最も適当な数値を、次の①~⑤のうちから一つ選べ。 ただし、 C7H16(液)とO2を5℃から25℃まで温めるために必要な熱量は, 1mol あたり それぞれ 4.44 kJ, 0.600 kJ とし, 25℃における CH16 の蒸発熱は36.6 kJ/mol とする。また,式 (5) で表される C-Hi (気)の反応エンタルピーQ は, 25℃において-4.50×10°kJ/mol とする。 10 kJ ※この問題では, 「熱化学方程式」が「エンタルピー変化を付した化学反応式」を 表すものとする。 ① 4.41 × 102 ④ 4.41 × 103 881 4.45 x 102 (5) 4.45 × 103 3 4.50 X 102 SAS 000.00 WOH For x st.2-0 *01 x 23.5- ea.- @ 01 × 80.8- *01 × 318- *01 × VS.8-

(4)電圧は2倍になるから4 ×2 = 8になるのではないですか？教えてください🙏

2 右の図のような回路をつくり, 水の温度の上昇を測定する実験を 行った。これについて, あとの問いに答えなさい。 ただし, 発生す る熱量はすべて水の温度の上昇に使われたものとする。 1 【実験】 図の回路で, 発泡ポリスチレンで囲んだビーカーの中に, 100gの水と電熱線を入れた。電圧を加える前に,水の温度を測る と 18.0℃であった。 電源装置の電圧を4.0Vとしたとき, 電熱線 に流れる電流を測定すると1.0Aであった。 電流を数分間流した あと,水をよくかき混ぜ, 温度を測ると 24.0℃であった。 □ (1) 電熱線の抵抗は何Ωか求めよ。 [ □ (2) 水1gの温度を1℃上昇させるのに必要な熱量が4.2Jであると 2520 き水が受けとった熱量は何か求めよ。 [ [2400J] 電源装置 温度計 発泡ポリスチレン A 電流計 電熱線 電圧計 □ (3) 実験で,電流を流す時間を2倍にしたとき 水の温度は何℃になるか求めよ。 ゴ(4) 図の電源装置の電圧を2倍にして,実験と同じように 18.0℃の水 100gに同じ時間電流を流した場合, 水の 上昇温度は何℃になると考えられるか求めよ。 [ 24.0°]

この2つ分からないので教えてください！

第10講座 総まとめ問題 11 凸レンズがつくる像を調べるため,次の実験1,2を行った。これについて、 あとの問いに答えなさい。 実験 1 太陽の光を凸レンズの光軸と平行にな るように、凸レンズに入射させると 図1の 模式図のように、1点に光が集まった。 実験2 実験1の凸レンズを用いて、 図2のよ うに凸レンズを点0の位置に固定し、透明 図1 光軸に平行な 太陽の光 凸レンズ (2) 光軸 (3) (4) 図2 ① (1) ② 図1のように,抵 電熱線抵抗が3 電流計,電圧計およ 続したところ、回路 2A,R の両端に加わ あった。 これについ 答えなさい。 (1)R, の抵抗は何Ω (2) R2 に流れる電流 (3)直流電源の電圧、 光源 物体 ついたて 凸レンズ I (5) なガラスに黒でPと 書かれている物体を 点A, B, C, Dの位 置に順に置き,それぞ れについて ついたて を移動させていた A B CFDO F2 てにどのような像ができるか調べた。 ただし, 点 F1, F2 は実験1のように, 凸レンズの光軸に平行な光が1点に集まる点の位置を表し, ついたては光を 通さないものとする。 (1) 実験1で, 光の集まる点を何というか。 (2)実験2で物体を点Bの位置に置いたとき, ついたてにできる像はどれか。 次のア~エから1つ選び, 記号で答えよ。 ただし, 像は凸レンズの側から見 るものとする。 ア イ ウ ↓ ついたて b IP I 19 (3)実験2で、物体を点A, B, Cの位置に置いたとき, ついたてにできる像 の大きさを比べると,どのようになるか。 次のア~エから1つ選び, 記号で 答えよ。 ア点Aのときの像がいちばん大きい。 イ点Bのときの像がいちばん大きい。 ウ点Cのときの像がいちばん大きい。 エ像の大きさはすべて等しい。 (4)実験2で物体を点Dの位置に置いたとき, ついたてに像ができなかった。 このときついたて側から凸レンズをのぞくと,拡大した像が見えた。この 像を何というか。 (5)実験2で物体をある場所に置いたとき、 ついたてには、物体と同じ大き さの像が見えた。このとき, 物体をどのような場所に置いたか。 簡単に説明 せよ。 (4) 図1の回路で 熱量の合計は何J (5) 図1の電流計の 装置をつくり,そ 矢印の向きに動い 鋼の棒XYはどの ア図2のXの ウ矢印と同じた ③ 図1は、冬のある ている。 図のA~ 風向 風力, 天 2 は, 気温による食 ラフである。これ さい。 (1) A地点の風向 (2) B地点の気圧 (3) A~Eの5 と考えられる地 (4) A地点の気温 の気温は0℃ とB地点の空 気量は,どちら 小数第2位を匹 (5) D地点の垂 の風向の関係 オから1つ選 ア (6)次の文の① この季節に 陸から流れ出 島にぶつかっ 気中の水蒸気