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B 【問5】 (第1回レポート 【問4】 の続き) 図のように, 温度 T の環境下で、 取手のつ いたピストンがある容器の下側に物質量 n の理想気体が封じ込められていて, 容器の 上側は真空になっている. 気体は容器を通して外界との熱のやりとりは自由にできる ものとし、ピストンの質量は無視できるほど小さく, 滑らかに動かせるものとする. ピ ストンの取手の上におもりをのせてあり, 気体の体積はV」 となっている. 以下の 問いに答えよ. (i) おもりAがのっている取手の上に, 追加でおもりBをのせるとピストンはさら に下降し、しばらくしたのちピストンは静止して気体の体積がV2 となった. こ の状態変化に伴うエントロピーの変化量 AS1 2 を求めよ. (ii) おもりBだけを取り除くと, しばらくしたのち気体の体積は V1に戻ってピストンは静止した. この状態変化に伴うエ ントロピーの変化量 AS2→1 を求めよ. (iii)(発展問題) (i) (ii) それぞれの過程でのエントロピー生成 7 Sgen1→2, Sgen2→1 を求め,これらの過程の可逆性を論 じよ. (iv) (発展問題) おもりAがのって熱平衡である状態1と, おもりBがのって熱平衡である状態2の間における, ヘルムホ ルツの自由エネルギーの差 AF1→2= F2 - F1 を求めよ. (v) (発展問題) 状態変化 1→2の間に, おもり AとBの位置エネルギーが気体に与えられる. これと (iv) で求めた AF1 2 との差は何を表しているのかを議論せよ. *4 ガソリンエンジンの熱力学的モデルとされるサイクルである. C→Dが可燃性混合気の圧縮, DAが燃焼, AB が膨張, B→Cが排気・吸気 に対応する. DAにおける吸熱は温度 TA の熱源から, BCにおける放熱は温度 T の熱源へ 瞬間的に行われるものとする, *5 仕事は、体積変化に伴って圧力がするものだけとする. *6 実際のガソリンエンジンでは,過程DAでのエネルギー流入は, 熱源 A からの熱流入ではなく、 ガソリン燃焼によるエネルギー流入である. Q *7 過程 A B において, 温度 T の熱源から熱Qを受けとるとき, Sgen = (SB-SA) - T

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化学 高校生

高1です。科学と人間生活の熱や光の科学の所で、このページが、分からないのですが、教えてくださると嬉しいです。

る」 った表 温 (温 色対零 構成 が停止 温度 とと, とは 絶対 度の (= き, 2.熱容量と比熱 次の各問いに答えよ。 (1) 比熱0.39J/(g・K)の銅でできた200g の容器の熱容量は何 J/K か。 (2) 15℃の熱容量35J/Kの物体に700J の熱を加えると物体の温度は何℃に なるか。 (3) 熱量4.2J/(g・K) の水100gの温度を20K (20℃) 上げるのに必要な熱量は 何Jか。 3. 熱量の保存 10℃の水300g と, 50℃の水100gを混合した。 水の比熱を 4.2J/(g・K) として,次の各問いに答えよ。 熱は外部に逃げないものとする。 (1) 混合後,熱平衡に達したときの温度をt[℃] として, ① 10℃の水が得た熱量を表す式を記せ。 ② 50℃の水が失った熱量を表す式を記せ。 (2) 上の①と②が等しいことから, t〔℃〕を求めよ。 10 °C 300g 350 t°C 100×4.2×20=8400 50 °C 100g 8.4×10². 300×4=2x(t-10)=100×4.2%(50-+) 探究 4. 物質の温まりやすさ 水と食用油の温まりやすさを調べるために、次の ような実験を行った。 ( )内に適当な語や式を記入せよ。 また (5)について は①②のいずれかを番号で答えよ。 水と食用油をそれぞれ350gずつビーカーに入れてホットプレートで同じ だけ熱を加えた。 このとき, 水は13℃上昇し, 食用油は22℃上昇した。 こ の結果から,( 1 ) の方が温まりやすいことが分かる。 次に,水と食用油の比熱を比較する。 水の比熱をc1 [J/(g・K)], 食用油の 比熱をc2 [J/(g・K)] とすると, 水の得た熱量は( 2 ), 食用油の得た熱量 は( 3 )と表すことができる。 (2) と(3) が等しいことから, ( 4 ) の方が 比熱が大きいことが分かる。 このことから,比熱が (5①大き, ② 小さ) い物質の方が温まりやすい物質といえる。 ト 200×0.3 2 (1) (2) (3) ント C = mc Q=C(T₂ Q = mc (1 3 5 (1) ① (2) 4 ②4 (1) (2) ( (3) (5)

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