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物理 高校生

気体が真空へ膨張するときなぜ仕事をしないとなるのでしょうか

図のように,栓Cが付いた細い管でつながれた二つの円筒容器 A, B がある。左の 容器 A の体積は Vo で, 右の容器 B には, なめらかに動く断面積Sのピストンが取り 付けられている。はじめ,栓Cは閉じられており,容器 A には絶対温度 To で外部と 同じ圧力 Poの気体が入っている。また, 容器Bの内部は真空であり, 体積が夢とな るようにピストンが固定されている。 ただし, 円筒容器,栓,ピストンは熱を通さ ず, 細い管の体積は無視してよいものとする。 O 0 ピストン製 S 容器 A 栓C 容器B (断面積) C Vo, To, Po Vo 1/2 真空 Poえなけれ 問1 ピストンの位置を保ったまま栓Cを開くと, 気体が容器 A, B 全体に一様に広 がった。この過程に関する記述として正しいものを二つ選べ。原千代千葉華 ① 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は減少した。 間 Vq .> ② 気体は外部に対して仕事をせず, 気体の圧力は変化しない。 気体は外部に対して仕事をせず,気体の圧力は変化しない。標 ③ 気体は外部に対して仕事をし, 気体の圧力は減少した。 ④ 気体は外部に対して仕事をし, 気体の圧力は変化しない。 2 ⑤ 気体の温度は 1 To に下がる。 0EST @ ⑥ 気体の温度はTのまま変化しない。 3 2 ⑦ 気体の温度はTに上がる。 シリンダー ocea 083 Q 068 0

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理科 中学生

(4)がわかりません。 計算過程を特に教えてください。

56 [V] 3 回路に関する次の問いに答えよ。ただし、水1gの温度を1℃上昇させるために必要なエネルギーを42Jと」 抵抗で発生した熱はすべて水の温度上昇に使われるものとする。 電源装置 電流計 電圧計、いくつかの抵抗を用意し、右の図のような回路をつく った。抵抗にかかる電圧をはかるためには,電圧計を右の図のアイのどちらにつな げばよいか。 (2)図のAB間に次の①~④のいずれかをつなぎ、 電圧計の値が20Vを示すように電源 装置の電圧を設定した。 電流計の値はそれぞれ何Aになるか。 小数第1位まで答えよ。 必要があれば小数第2位を四捨五入すること。 ① 40Ωの抵抗 ② 40Ωと10Ωの抵抗を直列につないだもの 〈函館ラ・サール〉 A B (3 40Ωと10Ωの抵抗を並列につないだもの ④ 40Ωと10Ωの抵抗を並列につないだものに32Ωの抵抗を直列につないだもの (3)(2)の④の10Ωの抵抗で消費される電力は何Wか。 (4 (2)の①~③の抵抗を,それぞれ100gの水が入った断熱容器に入れた。 電圧計の値が20Vを示すように電 源装置の電圧を設定し, 電流を63秒間流した場合,水の温度が最も上昇したのはどの抵抗を入れた容器か。 ①~③の記号で答えよ。 また、その抵抗を入れた容器では水の温度は何℃上昇するか。 小数第1位まで答え よ。必要があれば小数第2位を四捨五入すること。 記号 温度 XG 40Ωの抵抗と10Ωの抵抗をそれぞれ個ずつ用意し、合計2N個の抵抗をすべて直列につないだR」と、 すべて並列につないだR』をつくった。次に, 100gの水が入った断熱容器を2つ用意し、一方にはR」を,も う一方にはR」を入れた。 電圧計の値が20Vを示すように電源装置の電圧を設定し、電流を63秒間流したと ころ、R2を入れた容器の水温の上昇幅がR」 を入れた容器の水温の上昇幅の25倍になった。 Nの値を整数で 答えよ。

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化学 高校生

(3)の問題についてですが、溶解エンタルピーの正負というのはどちらでもいいんですか?

81. 《溶解エンタルピーと中和エンタルピーの測定〉 120 香川人」 実験 1, 2に関する文を読み, (1)~(5)に答えよ。 ただし, 実験は一定圧力下の断熱容器 内で行われ, すべての水溶液の比熱は 4.2J/(g・K), 密度は1.0g/cmとする。 なお,2 (5)は解答を有効数字2桁で記せ。 (H=1.0, O=16.0, Na=23.0) 実験1 固体の水酸化ナトリウム2.0gを水48gに加え, すばやくかき混ぜて、完全に溶解させた。このときの液温 の変化を測定したところ, 右図のような結果が得られた。 実験2 実験1で調製した水酸化ナトリウム水溶液の温度 が一定になった時点で,同じ温度の 2.0mol/L 塩酸 温度[℃] A. B で学 50mL を混合し, すばやくかき混ぜた。このとき,混合 水溶液の温度は,塩酸を加える前より 6.7℃上昇した。 (1) 実験1において, 水酸化ナトリウムの溶解が瞬間的に終了し,周囲への熱の放冷が なかったとみなせるときの水溶液の最高温度はA~Cのどれか。 20 0 2 4 6 時間 [min〕 (1)の温度が30℃であったとして,実験1で発生した熱量は何kJか。 (3) 実験1において, 固体の水酸化ナトリウムが水に溶解するときの溶解エンタルピー は何kJ/molか。 出 (4) 実験2において,塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の中和反応における中和エンタル ピーは何kJ/mol か。平爆 書 K (5) 実験1と2の結果を用いて。 固体の水酸化ナトリウム4.0gを2.0mol/Lの塩酸 50mLに溶解したとき発生する熱量 〔kJ] を求めよ。 です。 〔18 日本女子大 改] ちら

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理科 中学生

大問3の(5)がわかりません。解説も含めてどなたかお願いします

3 回路に関する次の問いに答えよ。ただし,水1gの温度を1℃上昇させるために必要なエネルギーを4.2」と し,抵抗で発生した熱はすべて水の温度上昇に使われるものとする。 (1)電源装置,電流計, 電圧計,いくつかの抵抗を用意し、 右の図のような回路をつく った。抵抗にかかる電圧をはかるためには, 電圧計を右の図のアイのどちらにつな げばよいか。 (2)図のAB間に次の① ~ ④ のいずれかをつなぎ, 電圧計の値が20Vを示すように電源 装置の電圧を設定した。電流計の値はそれぞれ何Aになるか。 小数第1位まで答えよ。 必要があれば小数第2位を四捨五入すること。 ① 40Ωの抵抗 (2) 40Ωと10Ωの抵抗を直列につないだもの ③ 40Ωと10Ωの抵抗を並列につないだもの 〈函館ラ・サール〉 B ④ 40Ωと10Ωの抵抗を並列につないだものに32Ωの抵抗を直列につないだもの (3)(2)④の10Ωの抵抗で消費される電力は何Wか。 (4)(2)の①~③の抵抗を,それぞれ100gの水が入った断熱容器に入れた。電圧計の値が20Vを示すように電 源装置の電圧を設定し,電流を63秒間流した場合、水の温度が最も上昇したのはどの抵抗を入れた容器か。 ①~③の記号で答えよ。また,その抵抗を入れた容器では水の温度は何℃上昇するか。小数第1位まで答え よ。必要があれば小数第2位を四捨五入すること。 記号 温度 (5)40Ωの抵抗と10Ωの抵抗をそれぞれN個ずつ用意し,合計2N個の抵抗をすべて直列につないだR」と, すべて並列につないだR2をつくった。 次に, 100gの水が入った断熱容器を2つ用意し, 一方にはR」を, も う一方にはR2を入れた。 電圧計の値が20Vを示すように電源装置の電圧を設定し,電流を63秒間流したと ころ,R2を入れた容器の水温の上昇幅がR」 を入れた容器の水温の上昇幅の25倍になった。 Nの値を整数で 答えよ。 4 図1のように机の上にコイルと導線PQを置く。 コイルと検流計を接 続し、机の上方からコイルの中心に向けて磁石のN極を近づけると,検 流計の指針は左に振れた。 図 1 〈大阪教育大池田〉 コイル (1) コイルに磁石を近づけたときに,コイルに電流が流れる現象を何と いうか。 その名称を書け。 検流計 本日 (2)記述磁石のS極をコイルの中心から上方に遠ざけると,検流計の指針はどうなるか。簡単に書け。 (3) PからQの向きに流れる電流を正QからPの向きに流れる電流を 負として、導線PQに流れる電流を図2のグラフのように変化させた。 図2 電流 24-

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物理 高校生

(6)浮力は使えないのでしょうか

124 2014 年度 物 II] つぎの文の に入れるべき数式を 図3-1のように, 大気圧P。 中に支持棒で天井に固定されたピストンに対し て,鉛直方向になめらかに動く断面積S の円筒容器が静止している。円筒容器 の中には1モルの単原子分子の理想気体 Aが閉じ込められており、その底には 質量 M の加熱器が取り付けられている。 床には底面積2S の円筒状の水槽が置 かれており、その中には密度の水が入っている。 円筒容器とピストンは断熱 材でできており,また円筒容器の壁の厚みと質量は無視できるものとする。理想 気体の気体定数を R,重力加速度の大きさをgとする。 はじめに図3-1のように,円筒容器の下面は水面からはなれた位置で静止し ている。このときのAの圧力は P1, 体積は V, 絶対温度は T, であった。 P」を (2) とな R, T,, V, で表すと (1) M をg, Po, P,, S で表すと る。 つぎに図3-2のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ け降下し、その下面は水面と一致し Aの絶対温度は T2 になった。 ん を S, T.. T2, V, で表すと (3) となる。この過程でAの内部エネルギーの変化をん P1, Sで表すと (4) Aが外部にした仕事を Q で表すと (5) とな る。 さらに図3-3のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ と け降下し,Aの圧力は P2, 絶対温度は T, になった。 P2 を P,, h, g, p で表す (6) となるので,この過程の圧力P を縦軸に、体積Vを横軸にとった P-V 図のグラフの傾きはg, S, p で表すと (7) となる。この過程でA 外部にした仕事をP, g, h, S, p で表すと (8) となる。

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物理 高校生

(1)について質問です B室のところで圧力をp1として計算しているのはなぜですか?

状態 1 A 室 IS B室 To To L L 265 断熱変化■ 図のように,両端を閉じた長さ2L, 断面積Sのシリンダー内部に, なめらかに動く厚さの無視 できる壁を取りつけ, A室およびB室に区切る。このシリ ンダーおよび壁は断熱材でつくられており, A室内の気体 はヒーターにより加熱できるものとする。 A室およびB室 状態 2 のそれぞれに, 温度 To の単原子分子理想気体1mol を封 入すると,気体の圧力はともに po となり, 壁はシリンダー の中央に静止した (状態1)。 次にA室内の気体を加熱した A 室 B 室 T1 T2 d ところ, A 室内の気体の圧力が上昇し、壁がシリンダーの中央よりd (<L)だけ右 に移動し静止した(状態2)。 A室内の気体が吸収した熱量Qと壁の移動量dの関係を求 めたい。 気体定数をRとする。 (1) 状態2におけるA室内の気体の温度 T, およびB室内の気体の温度T2を, To, L, d, Do, p を用いて表せ。 P1 5 =/1/3とし (2) を, L, d を用いて表せ。なお, 単原子分子理想気体の断熱変化では,y=1/3 po てV'=一定の関係が成りたつことが知られている。 (3)状態1から状態2への変化で,A室内の気体の内部エネルギーの変化 4UA, および B室内の気体の内部エネルギーの変化 4UB を, To, R, L, d を用いて表せ。 (4) A室内の気体がB室内の気体に対してした仕事を Wとする。 4U および 4UB を, QWのうち必要なものを用いて表せ。 (5) Q を, To, R, L, d を用いて表せ。 [22 岡山大 改] 254

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