どうして振動して静止するのかがわかりません また、pv図を状態1から状態2の範囲で書くならどのようになりますか? 分かる方いたら教えて下さい

答えにいたるまでの過程について,法則,関係式,論理,計算,図などの中から適宜選んで簡潔に書け。 図のように,異なる断面積の円筒部A, Bをもつシリンダーが、 真空中に鉛直に置かれている。円筒部Aには,気密性を保ちつ つなめらかに動く質量Mのピストンがはめ込まれている。円筒部 Aの断面積はSで,その長さは十分長くピストンが外れることはな い。円筒部Bは断面積 aS(aは1より小さい正の定数),長さLで 底面が閉じている。AとBは,相互に中心軸を合わせて,その中心 軸に垂直な円環状のシリンダー壁C(円環部C)で連結されている。 シリンダーとビストンで密閉された空間には,物質量nの単原子分 子理想気体が封入されている。図のように,ビストンの位置をCか らビストンの底面までの距離z(rz0) で表す。シリンダーおよび ビストンは断熱材でできていて,シリンダー壁の厚さは無視できる。 また,円筒部Bの内側底面には,体積および熱容量の無視できる加 熱冷却器がとりつけられている。重力加速度の大きさを g,気体定数をRとして,以下の設問に答えよ。 設問(1):以下の 7)~ )]に入る適切な数式を,{ し,与えられた文字がすべて必要とは限らない。なお,同じ記号をもっ口 はじめ,ピストンはCから距離』(ェ>0) の位置に静止していた。このとき,気体の圧力は Po=(アM, 9. S, a}],体積は Vo=(イS, L, x, a}], 温度は To=(ウM, g. n, R, L, x, a} である。この状態を「状態0」とする。 つぎに,気体をゆっくり冷却したところ,ピストンはゆっくり下降して気体の温度が T= M, 9. L, n, R, a}] になったときに r=0 となり,ビストンはCにぴったりと接し静止した。 それと同時に冷却をやめた。このとき,気体はピストンの面積aS の部分にのみ接している。ビストンが Cに接したときの気体の圧力は Po=|7)]であるので,ビストンはCに接した直後にCから抗力 N=オM, g. a}]を受ける。 ビストンがCに接した状態で気体をゆっくり加熱したところ,気体の圧力が P=(カM, 9. S, a}], 温度が T;=[(キM, g. L, n, R)口になったとき,ピストンはCから離れた。その瞬間に加熱をやめた。 ピストンがCから離れる直前の状態を「状態1」とする。Cから離れたピストンは,Cに再び接すること なく、しばらく振動運動を行ったのち静止した。このときのピストンの位置をェ=2,気体の温度を T。 とする。この状態を「状態2」とする。状態1から状態2に変化した過程で気体の内部エネルギーの変化 は AU=[(クn,R, T, T}], ビストンの位置エネルギーの増加分はヶM, g, L, )]である。この 過程において,気体とピストンを合わせた系と,それ以外の系(加熱冷却器を含めた外部)との間にエネル ギーのやりとりはないとすると,エネルギー保存則より関係式 ク)]+ ) ]=0 が成り立つ。すなわち,気体の内部エネルギーとビストンの位置エネルギーの 和は保存する。この関係式と,理想気体の状態方程式を用いると, I2=L, a, T:=[サ{T, a}]であることが分かる。 設問2):状態0(体積 Vo, 圧力 P) から出発して状態1(体積 Vi, 圧力 P)に至る 設問(1)の過程を,圧力Pを縦軸,体積Vを横軸にとったP-V図として表せ。 ただし、状態1の気体の体積をViとした。解答では,V軸上に V。と Viを,P 軸上に P。とPを明記せよ。また,変化の方向を矢印で表せ。 ピストン 質量 M 断面積S 円筒部A 円環部C 円筒部B- L 断面積 aS 加熱冷却器 )の中に与えられた文字を用いて答えよ。ただ 口には同じ数式が入る。 P 0

この問題教えてください🙏

41 比熱と熱容量 外部と熱の出入りのない容器の中 - 20℃の氷が100g入っている。 これに電熱器を用いて70Wの割合 で一定の熱を加えたとき, 図のよう にその温度が変化した。 容器の熱容 60 に、 40 20 0 -20 0 1 9 量は無視でき, 水と氷の比熱はそれ ぞれ一定とする。 有効数字2桁で答 えよ。 経過時間(分) (1) 氷の比熱(J/(g·K))を求めよ。 (2) 氷の融解熱 (J/g)を求めよ。 (3) 熱を加えはじめてから, 50℃の水になるまでの時間 (分) を求めよ。た だし, 水の比熱を4.2J/(g·K) とする。 〈東海大) 唄度

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

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、ピストンをはめた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 S2であり,ピストンの質量は M2である。右側の 容器の底には弁が付けてあり,そこ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(a)に示すように, 左右のピ ストンは,それぞれ底から高さ h」およびh,の位置で静止して, h」<ha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, 右側のピストンの上に質量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 tn執1た その結里 気休の担確け 1Tだ1+レがれ のHの ラ

質量100gの銅製の容器に水が80g入っている。銅の比熱を0.38、水の比熱を4.2として全体の熱容量を求めよ。 という問題なのですが、解説と解答をお願いします！🙇‍♀️

（ケ）の問題では、（容器内の気体がピストンに対してした仕事）＝（ピストンが容器内の気体からされた仕事）として前後の位置エネルギーの変化を調べてW=mgh としてはなぜだめなのでしょう？どこの考え方が違っていますか？

(22 図2のように、 鉛直方向になめらかに動くピストンが上部にとりつけられているシリンダー 状の断熱容器があり,大気中で水平面上に置かれている。容器の内側には電気抵抗値がrの電 熱線がとりつけられている。ピストンの質量は mであり, その断面積はSである。容器, ピ ストン、電熱線の熱容量は無視できるとする。 その容器の中にnモルの単原子分子の理想気 体が閉じ込められている。気体定数を R, 大気圧を P.. 重力加速度の大きさをgとする。 はじめに、ピストンは静止しており, 容器内の気体の温度は T。 であった。このときの容器 内の気体の体積はV= である。 つぎに,電熱線に一定の電圧Eをかけて、電流を時間tの間流したところ, ピストンはゆっ くり上に移動した。このとき, 電熱線から容器内の気体に供給された熱量はQ= (キ) であり、容器内の気体の温度Tは, 定圧モル比熱C。とn, Q, Toを用いて, T= となる。ここで定圧モル比熱C, は, Rを用いて C, = である。このとき, 容器 内の気体がピストンに対してした仕事Wは, ピストンが上に移動した距離をhとすると, である。ここで、hはQ, Pe. 第, g, Sを用いて Pe. 親,9, S. ねを用いてW= 分) となる。 際 ピストン 、電熱線 W E 断熱容器 図2

なぜ温度が等しくなるのですか？

4. 以下の設間の解答を所定の解答欄に記入せよ。 解答中に分数が現れる場合は既約 分数で答えよ。なお, 導出過程は示さなくてよい。 熱を通さない断熱材でできた内側の断面積Sのシリンダー容器(以後, 容器と 呼ぶ)がある。気体定数を R, 重力加速度の大きさをgとする。 (A) 図1のように容器を鉛直方向に固定し, 熱を通す透熱材 (熱をよく通す素材) でできた熱容量の無視できる質量 Mのピストンを容器内側の中央に設置して, ビストンの上側と下側にそれぞれ1 mol ずつ(合わせて2mol)の単原子分子の 理想気体を入れた。 ピストンで密封された上側と下側の理想気体の圧力, 体積, 温度はともに等しく,その圧力を P。体積をV%温度を T, とする。この状態 を状態1とする。/ 次に状態1で容器の中央に設置されていたピストンの固定を外すと,ピストン は鉛直下方にゆっくりと距離aだけ移動して静止した (図2)。この過程におい て,ピストンで仕切られた理想気体は常に平衡状態に達しており; ピストン上側 の理想気体の圧力はP, 体積は Vで, ビストン下側の理想気体の圧力は P, 体 ん 積はVらであった。この状態を状態2とする。なお, ピストンと容器の間に摩擦 力はなく,ピストンは鉛直方向になめらかに動くことができる。また, ピストン と容器のあいだに隙間はなく, ピストンで仕切られた理想気体は反対側に漏れ出 品。 ることはないものとする。

物理化学の定容熱容量と定圧熱容量の差がnRになることを証明する際、 ΔUv=ΔUp が成り立つのはなぜですか？

物理基礎です (４)の式の作り方はわかるのですが、左辺の？なぜxがそれぞれ0.10²と0.20²になるかが分かりません。回答の図からだと、mghのhは0.1mの玉の大きさってことになりますよね… 解説お願いします！🙇‍♀️💦

リピートノート物理B 43 4画につるしたばねにつないだ物体 Cのように,軽いばねの上端を天井に 固定し,下端にある質量の物体をつな 。物体を移動させてばねを伸ばした 後静かにはなすときの物体の運動に ついて,力学的エネルギー保存の法則 を用いて,次の問いに答えよ。ただし、 重力加速度の大きさを 9.8m/s°とする。 例題自然の長さから0.25m伸ばすのに 49N の力が必要なばねに,質量8.0kgの物体をつな ぐと、ばねが伸びてつっりあった。 0 物体がつりあいの位置にあるとき, 自然の 長さからのばねの伸びを求めよ。 2自然の長さから 0.50m伸ばした後,静か にはなして最高点に達するときの自然の長さ からのばねの伸びを求めよ。 口(2) 物体がつりあいの位置にあるとき,自然の長 さからのばねの伸びを求めよ。 1.0x 9.8 = 49x 2 9.8 - 49x X: 0.2 020 次に,ばねを自然の長さから0.30m伸ばした後。 静かにはなすと,物体は上昇した。 口(3)はなすときに物体がもつ弾性力による位置エ ネルギーの大きさを求めよ。 び'40 支ス49 x0.09: 2.205 解0 ばね定数をk[N/m] とすると, フックの法則より。 49=k×0.25 伸びをx[m)とすると。 k=196[N/m] X=0.40 m 2 物体をはなした高さを重力による位置エネルギーの基準 面、最高点(速さ 0m/s)に達するときの自然の長さからの ばねの伸びをx[mとすると, 力学的エネルギー保存の法 則より、物体をはなした点と最高点の2点において, 物体 の力学的エネルギー (%3D運動エネルギー+重力による位置 エネルギー+弾性力による位置エネルギー)は等しく。 8.0×9.8=196× X。 2.2丁 す) 口(4) つりあいの位置を通過するときの物体の速さ 0+0+-×196×0.50°=0+8.0×9.8×(0.50-x)+×196×x° を求めよ。 x=0.30, 0.50 条件より,0.30m 2 イ49×0.09ミ士イ1.0xじ11.0x9.5 <0.1 1ィ49×0.04 0+0+3 1.96 2,205: 0.5び+0.98+0.98 0.50m x[m] 6、245: Q.5' (0.50-x)[m) とこ0.49 A 0.70m/s 0、7m/s ムこ0.7 目然の長さから0.10m伸ばすのに 4.9Nの力が 必要なばねに,質量1.0kgの物体をつなぐと,は ねが伸びてつりあった。 1) このばねのばね定数を求めよ。 口5) 最高点に達するときの, 自然の長さがらのば ねの伸びを求めよ。 0+0+→メ49x0.09: 0t1.0x9.8X10.30-x) 4.9:kx0.10 2.205:2.94- 9.8x+24.5ス* にこ49 24.52'-9.1670 + 0、735こ0 ス-0.4x+0.03こ0 45 45 (ス-a1 )(x-0.3) -0 0.10m 49Nm 2025 ン0.1. 0.3 L T 000000000 000000 00000000

答えを教えていたたきたいです

れ号 熱容量、比熱、熱量の保存に関する次の問いに答えなさい。ただし、水の比熱を4.2J/(g·K)、 4 銅の比熱を 0.38J/(g. K)とする。(3点×4) (1) 200gの水の温度を 10K高くするのに必要な熱量は何Jか。 (2) 100gの銅の熱容量は何 J/Kか。 (3) 100℃、100gの湯に、0℃、300gの水を混合した。熱の移動は、湯と水の間でのみ行われたとす るとき、混合後の温度は何℃か。 (4) 10℃、168gの銅製のカップの中に、100℃、76gの湯を注いだ。熱の移動は、カップと湯の間で のみ行われたとするとき、全体の温度は何℃になるか。 J J/K| (3)