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物理 高校生

この問題に関して質問です。 ・(イ)でなぜv<Vと分かるのですか? ・(ハ)でなぜt=2πnl/Tと分かるのか ・(ハ)の運動方程式でなぜma=kVとなるのか 全てじゃなくていいので、教えて頂けると助かります。

12 2023 年度 物理 2 鉛直に固定された中心軸の周りを回転する液体中における小球の運動を調べる。液体を満た した容器の中で,中心軸上の点に、長さの細くて質量が無視できる支持棒が取り付けられて いる。 図1のように、質量mの小球が支持棒の先に固定され, 液体内で半径の円運動をする。 小球や液体の円運動を単位時間あたりの回転数で表す。 小球が液体から受ける力は、小球の速度 に平行で、小球と液体の速度が近づくように働く。 力の大きさは、液体と小球の相対速度の大き さのお倍(k>0)である。 支持棒が液体から受ける力は無視できる。液体の容器はじゅうぶんに 大きく、液体は小球の運動の影響を受けないとしてよい。 以下の問に答えよ。 液体の回転数を一定に保った実験を行う。 小球は時刻 t=0に円運動を始め, じゅうぶんに時間 が経過すると、その回転数が no で一定になったとみなせるようになった。このときの小球の角速 度は 2 と表される。 図2の曲線は,その間の小球の回転数の変化を表している。図中の破線は t=0における曲線の接線であり, 原点(0, 0) と点 (T,no) を通る。 (イ)ある瞬間の小球の速さをv, 小球の位置における液体の速さをVとする。 小球の運動方向の 加速度の大きさと,小球が支持棒から受ける中心軸方向の力の大きさ N を,それぞれm, k, V,v, l より必要なものを用いて表せ。 (ロ) 小球の回転数が no に達したとみなせるとき, VとNをそれぞれ m, l, no より必要なもの を用いて表せ。 ×(ハ) 比例係数kをm, l, no, T より必要なものを用いて表せ。 小球の回転数が no に達してからじゅうぶんに時間が経った後, 液体の回転数を一定の割合で増 加させた。 液体の回転数の増加を開始した時刻を改めてt=0 として, その後の小球の回転数の変 化を表したグラフが図3である。 時刻 t=3Tにおいて小球の回転数は2m となり, その後, 小球 の回転数の単位時間あたりの増加は一定とみなせるようになった。 t=3T の後の回転数の変化の no となる位置で縦軸と交わった。 グラフを, t<3T の範囲に伸ばすと, t=0のときに回転数が 2 X(二) 時刻 3T より後の時刻t を考える。小球の速さ”と液体の速さ V を,それぞれl, no, T, t を用いて表せ。 4回転数 no 0¹ T 液体の速さ 図2 中心軸 Ko 時間 図 1 V 支持棒 4回転数 2no mm-20 図3 (3T) 時間 t

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化学 高校生

高二化学の飽和蒸気圧の求め方がわかりません。 写真(4)の問題についての解説をお願いしたいです。 ①容器内に液体があるー圧力が飽和蒸気圧に達している→気体の圧力=飽和蒸気圧 ②全圧=分圧の和+飽和蒸気圧 ③pv=nRT 現在はこれらの知識しかありません。 その他覚えてお... 続きを読む

9. 図に示すように, ピストン付きの容器 A と容器 B が内容積 300mLの容器 X に接続してある。 次の操 作を行い, 容器内の圧力の変化を調べた。 ただし, 水滴, および, コックと管の体積は無視できるもの とする。 気体定数R=8.31×103Pa・L (K mol)とする。 DO A X C2 A B 操作 すべての容器の温度を67°Cに保ち、 内容積 200mLの容器Aに300×10Pa のアルゴン, 内容 積150mLの容器B に 1.40×10Paの酸素を封入した。 次に, コック C3 を開けて容器Xに2.00×104Pa のメタンを封入し, コック C3 を閉じた。 操作2 コックを開けてアルゴンをすべて容器Xに移動させコック C, を閉じた。 次に, コック C2 を開けて酸素をすべて容器 X に移動させコック C2 を閉じた。 このとき, 容器 X内のアルゴンの 分圧は(ア) Paとなった。 酸素も同じように計算すると酸素の分圧は700×10^Paとなり、 混合気体の全圧は2.9×10Pa となった。 操作 操作2の混合気体に点火し、①メタンを完全燃焼させた。 燃焼後,温度を67℃に戻したとこ ろ, 酸素の分圧は (イ) Pa, 二酸化炭素の分圧は200×10 Paとなった。 なお, 容器内には水 滴が観察され、容器内の全圧は2.77×105Paであった。 (1) 下線部①の反応を表す化学反応式を記せ。 CH4+202→CO2+2H2O (2) 文中の(ア)を有効数字2ケタで求めよ。 2.0×10 (3) 文中の(イ)を有効数字2ケタで求めよ。 3.0×104 下線部②をもとに, 67℃における水の飽和蒸気圧 [Pa] を有効数字2ケタで求めよ。 2.7 x104

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化学 高校生

問3の解答 圧力の増加とともに、分子間力の影響が大きくなるため、Zの値が小さくなるが、さらに圧力が増加すると分子自身の体積がおおきくなり、Zの値がおおきくなるため。 となるのですが、なぜそうなるのかわかりません。 圧力の増加とともに分子間力の影響が大きくなるとはどういうこ... 続きを読む

26 第6章 気体 演習 3 気体のふるまいに関する次の文章を読み、以下の問いに答えよ。 体状態に変化してしまう。 理想気体と実在気体を比較するために,下図に, 300Kにおける3種類の気体 理想気体はあらゆる条件で気体状態であるが, 実在気体は条件によっては凝縮や凝固が起きて液体や固 PV nRT [T〔K〕, 物質量をn [mol] とし、 気体定数をR = 8.3 × 10° Pa・L/ (K・mol) とする。 A, B, C について, Z = PV nRT 1.5- 1 0.5 0 0 の値とPの関係を示す。 ここで,圧力をP [Pa〕,体積をV [L],温度を 2 C 一理想気体と実在気体、 B A 1 1 1 I P[× 107 Pa] 問1 理想気体の状態方程式は、 理想気体の性質に関して2つの仮定を設定して導かれている。2つの仮 定を説明せよ。 問2 Zの値は実在気体のふるまいが理想気体のふるまいからどれだけずれているかを表している。 (1) 2 × 107 Pa で 1mol当たりの体積が最も大きいものはどの気体か。 (2) 6 × 107 Pa で,気体BのZの値を1.3とすると, 1mol当たりの体積は何Lになるか。有効数字 2桁で計算せよ。 問3 気体AとBでは,圧力の増加とともにZの値がいったん減少し,再び増加している。このような ふるまいを示す理由を述べよ。 問4 気体 A,B,Cに該当するものをメタン,水素,二酸化炭素の中からそれぞれ選び,化学式で答えよ。 問5 実在気体のふるまいを理想気体のふるまいに近づけるためには,温度,圧力をどのような条件にす ればよいと考えられるか。

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