(2)の3の解き方がわかりません

[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、気体の圧力は大気圧 P。 [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、等温変化てで体積を 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。 4 大気圧 pP 定経をに Vo W-o 000 [図] Fs W こ (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。 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。 ③ 内部エネルギーの増加量を求めよ。 も w=pV· 3Vo Po V。 4 4voPo- Bvo 4 ) 状態Aから状態 B、 C、 0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。

何故定圧モル比熱が熱量を、定積モル比熱が内部エネルギーの変化を表すんですか？

①物理の気体の内部エネルギーを求めるとき、気体が単原子分子でないときはどのようなときですか？ ②単原子分子でないとき、成り立つ式はなんですか？ 教えて下さい🙏🏻

この問題の解き方が分からないのですがどなたか優しい方教えて下さいませんか🙇‍♀️🙇‍♀️ 文章に書いてあるところは埋められるのですがそこからどのようにして解いて行けば良いのかが分かりません

10. 以下のp-Vグラフに従って、 ある理想気体の状態を変化させた。A→B で放出さ れた熱量は 55J、B→Cで吸収した熱量は10J、C→Dで気体が外部にした仕事は 60J、 C→D での内部エネルギーの変化は 30J、 D→Aでの内部エネルギーの変化は-25J だった。各過程での内部エネルギーの変化AU、 気体が受け取る熱量AQ、 気体が 外にする仕事AWを求め、表を埋めなさい。 pA C D B A >v 0 過程 AUJ] AQJ AW[J] A→B -55 B→C 10 C→D 30 80 60 D→A -25

熱力学の公式には使える条件がそれぞれ決まっていると思うのですが、ひとつ分からなくなってしまったものがあるので質問します。 添付画像に書いてある公式は「どんなときでも」使えると教わったのですが、理想気体であれば単原子分子でも二原子分子でもVが一定でなくても使えるということで... 続きを読む

AU=nCraT

64<シリンダー内のピストンの運動> ⑶が定圧変化になる理由を教えてください🙏

2L回衝突するの 間 At の間に壁面Aの受ける力積は 2mu,x "At _ mu;At (N.o 0| 48 9気体分子の運動と状態変化 外で空気の圧力は等しい。 次に, 球体内の空気をゆっくり加熱して, 空気の温度をアに る。このとき球体内の空気の密度はpであった。 (2) pをTo, Po, Tを用いて表せ。 空気を除いた気球にはたらく重力の大きさは, 重力加速度の大きさをg[m/s"] とまっ と,Mg[N] である。また, 球体内の空気の温度がTのとき, 空気の質量はpV[kg〕 で去 る。球体内の空気にはたらく重力の大きさは, V, To, Po, T, gを用いてオ]xg[N) と表すことができる。 よって, 空気を含む気球にはたらく重力の大きさF[N] は, F=(M+())×g で与えられる。一方, 空気中に置かれた球体は, 球体外のまわりの空気 から鉛直上向きに押し上げる力, すなわち, 浮力を受ける。 簡単のため, 球体外のまわり の空気の密度をPo とすると, その浮力の大きさf[N] は球体内の空気と同じ体積をもっ 球体外の空気にはたらく重力と同じ大きさで, f= カ]×g で与えられる。いま, Tが Fと子の一致する温度 T,[K] をこえると,気球が上昇し始めた。 (3) 横軸に球体内の空気の温度 T, 縦軸にFをとって, グラフの概形をかけ。 (4) 球体内の空気の温度に対するFと子の関係から, 気球が浮上する理由を説明せよ。 (5)気球が浮上を始める温度 T, を1V, M, To, poを用いて表せ。 [16 大阪工大) 必幅64. 〈シリンダー内のピストンの運動〉 図のように,断面積S[m°] の十分長いシリンダーが鉛直に置かれて いる。シリンダー上部には質量を無視できるピストンがはめこまれ, シリンダー内部に理想気体が封入されている。 ピストンは断熱材で作ら れており, 気密を保ちながらなめらかに上下に動くものとする。シリン ダーは断熱材でおおわれており, 断熱材は取り外しできるものとする。 初期状態ではピストンは静止しており, ピストンの底部はシリンダーの 底から高さ ho [m] の位置にあり, シリンダー内部に封入された理想気体の温度は To[K], 圧力は Po[N/m°] であるとする。このとき, 次の問いに答えよ。 なお, シリンダー外部の大 気の温度を To[K], その圧力を Po[N/m°], 重力加速度の大きさをg [m/s°] とする。 (1)ピストンの上部に質量 M[kg] のおもりをゆっくりのせたところ, ピストンの底部がシリ ンダーの底から高さh、[m] の位置に下がった状態で静止した。 この状態における理想気 体の温度 T. [K]を To, Po, ho, h, M, S, gを用いて表せ。 (2) T, と Toの大小関係で正しいものを次のうちから1つ選び, 選択理由を20字程度で記せ。 (a) T;> To (3) 次に, シリンダーの側面の断熱材を取り外したところ, やがて, シリンダー内部に封入さ れた理想気体の温度は To[K] になり, ピストンの底部はシリンダーの底から h2[m] の位 置に変化した。h2を Po, ho, M, S, gを用いて表せ。 (4) h2と h,の大小関係で正しいものを次のうちから1つ選べ。 シリンダー ピストン ho[m] (b) T;=To (c) T;< To (d) 与えられた条件からは判断できない (a) h2>h. (b) h2=h」 (c) h2くh」 (d) 与えられた条件からは判断できない (5) 続いて, シリンダーの側面に断熱材を再び取りつけ, ビストンの上部のおもりをゆっくり 取り去ったところ, ビストンの底部はシリンダーの底から高さ hs[m] の位置で静止した。 この状態での理想気体の温度をT. [K] として, hsを ho, To, Ts を用いて表せ。 [千葉大] 断熱材

解き方と解答をお教えいただきたいです。 問ごとでも構いません。 よろしくお願いいたします。

図1のように,底面に加熱·冷却装置を取り付けたシリンダーが,水平な床面上に置かれ ている。シリンダー内には、底面に平行の向きを保ったままなめらかに動くピストンにより 単原子分子の理想気体が封入されている。ピストンとシリンダーは断熱材でできており,ピ ストンの断面積はSである。大気圧を po, 気体定数をRとする。はじめ, シリンダー内の気 体の圧力はpo, 体積はV., 絶対温度はT。であった。この状態を状態態Aとする。 状態Aから加熱冷却装置で気体をゆっくりと加熱したところ,シリンダー内の気体の圧 力が一定のまま,ピストンがゆっくりと移動して,図2のように体積が3V。となった。この 状態を状態Bとする。 状態A 状態B シリンダー po Vo To po po 3V。 床面 加熱·冷却装置 ピストン 図 1 図 2 問1 シリンダー内の気体の物質量はいくらか。 問2 状態Bでのシリンダー内の気体の絶対温度はいくらか。 問3 状態A→状態Bの過程で,シリンダー内の気体が外部にした仕事はいくらか。

16番です。答えは3/2なのですが、自分の答えと合いません。

単原子分子の理想気体をシリンダーに入れ, 図のようにA→B→C→A と状態を変化 各せた。ただし,B→Cは断熱変化である。 圧力(Pa) A= To B 3po B= 37。 C =2T. A C 0 V。 2V。 -体積(m°) 状態 Aの温度をT。 [K] とすると, 状態Bの温度は [14] × T。 [K] で, A→Bの過程 で気体の内部エネルギーは [15] × poV [J] 増加している。 また, B→Cの過程で気体が外 部にした仕事は[16]×poVo J] で, C→Aの過程で気体が外部に放出した熱量は (17]× poV% D である。 A→B→C→Aを1サイクルとして, これを熱機関と考えると,その熱効率は【18]で ある。

この問題の(2)の答えが全然分かりません。 解説付きで教えて欲しいです。

2 1mol の単原子分子の理想気体を滑らかなピストで圧力か 美 ンを備えた容器に入れ,右図の A→B→C→D→A のサイクルで状態を変化させた。このサイクルの 間,容器内の気体は熱の吸収および放出を自由に行 うことができるとともに,ピストンを通して外部か ら仕事をされたり,外部へ仕事をすることができ 0 2V, 体積V る。ここで,状態変化 A→BおよびC→Dは定積変化, 状態変化B→Cおよ びD→Aは定圧変化である。状態Aの温度を T。として, 次の問いに答えよ。 B C 3p。 Oさ す A 式 po D

問3です ΔU=Wになる理由がよくわかりません 解説お願いします

AU=W となる。また,気体は圧縮されるので,外 ある。熱力学の第1法則「4U=Q+W」から 部から正の仕事をされ、内部エネルギーは増加し、 問3 断熱変化のため,加えられた熱量QはQ=0で 関連問題→ 79 断面積Sのシリンダーにヒーターがとりつけられている。図のように, シ リンダーの内部に気体を入れ, なめらかに動くピストンでふたをし, 質量 Mのおもりをのせた。このとき, 気体の圧力, 体積, 温度はそれぞれ P,, s V, T; であった。 ピストンの質量は無視でき, シリンダーとピストンは熱」 を通さないものとする。また, 大気圧を P。 とし, 重力加速度の大きさをg シリンダー 例題 17)気体の体積変化 M P。 の」 ピストン P, Vi. T」 問1 シリンダー内の気体の圧力 P, を表す式として正しいものを, 次の 0~Oのうちから一つ選べ。 ヒーター とする。 Mg Mg S 6 Po+ S の P。 Mg S 0 P。 2 Mg Po+Mg ④ Po-Mg ⑤ 問2 ヒーターのスイッチを入れ, シリンダー内の気体に熱を加えた後,スイッチを切った。気は の体積は Vs。温度は T; になった。V½を表す式として正しいものを, 次の①~⑥のうちから一つ 選べ。 T。 -Vi ® T. T。 T」 Ti+ T。 LV, 回 0 @ 0 デェ @ 0 , エ+五 -V. @ T+T。 -V, T T。 T。 問3 次に,図のように, 手でピストンをゆっくり動かして気体の体積を V; に戻すと,温度はT, になった。この過程で, 気体に加えられた仕事 をW, 内部エネルギーの変化量を 4Uとすると, T,と Ts, W と 4U の 関係を表す式の組み合わせとして正しいものを, 次の①~9のうちから 一つ選べ。ただし, ヒーターの熱容量は無視できるものとする。 Vi, T。 0 T< T。 AU<W T= Ts AU> W Ta< T。 AU=W O Tz> T。 AU<W T2< Ts AU>W Ta> Ts AU= W T2= Ts AU<W 9 Tz> Ts AU> W T2= T3 AU= W (12. センター追試 [物理I]) 指針 はじめビピストンが静止しているとき, ピスト ンにはたらく力はつりあっている。ヒーターで気体を 加熱し,状態が変化した後の気体の圧力は, 状態が変 化する前の P. と等しい。 また, 手でピストンを押す ときの変化は, 外部と熱のやりとりをしないので, 断 熱変化である。 「解説 問1 気体がピストンを押す 力は鉛直上向きに P,S, 大気が押す 力は鉛直下向きに P.S, おもりが押 す力は鉛直下向きに Mgである。カ のつりあいから, 鉛直上向きを正と したがって,解答は6となる。 問2 加熱の前後で気体の圧力は等しく, シャルル0 lom01X0.0 V 法則「テ=一定」を用いると, V」 V2 T2 V2= T」 Ti P,SA したがって,解答は@である。 Mg PoS し、 温度は高くなる。 Ta< Ts したがって、解答は②である。 P,S-PoS-Mg=0 P= Po+ Mg S (000)