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数学 高校生

なぜ二つの室の圧力が同じなのでしょうか! よろしくお願いします。

9月21日 8限目 演習問題 |1 2015 九大 図のように、 断熱材でできた密閉さ れた容器が隔壁により第1室と第2室 に仕切られている。 隔壁は各室の気密 性を保ちながら容器内を摩擦なくなめ らかに動く。 また, 隔壁を固定するこ とも可能である。 隔壁の中央部は熱を 通す素材で、それ以外の部分は断熱材 でできている。さらに, 中央部は開閉 可能な断熱カバーでおおわれており, このカバーの開閉により両室間の熱の移動を制御できる。すなわち, 断熱カバーが閉じてい いれば、両室の間に熱の移動は無く, 断熱カバーが開いていれば,両室の間でゆるやかなB. 熱の移動が可能である。 隔壁中央部の熱容量はないものとする。 第1室内にはヒーターが 設置されており, 第1室の気体を加熱することができる。 容器 第1室 ヒーター 隔壁 断熱カバー 第2室 隔壁中央部 IPA (l). 3 第1室と第2室に,気体定数をRとして定積モル比熱が 22 R である同種の単原子分子 理想気体を封入し, 次に述べるような状態変化を行った。 なお, 問題中の温度はすべて絶 対温度で与えられている。 初めの状態 A では, 隔壁は静止しており, 断熱カバーは閉じている。 このとき, 第1 室の気体の体積, 温度,圧力はそれぞれVA, TA, PA であり, 第2室の気体の体積, 溫 度,圧力はそれぞれ 3VA, TA, PAであった。 (1) 第1室の気体の物質量(モルを単位として表した物質の量) , VA, T'A' PA, R の 中から必要なものを用いて表せ。 状態 A から, 隔壁を固定し断熱カバーを閉じたままヒーターによりゆっくり第1室の 気体を加熱したところ, 第1室の気体の温度が2TA となった。 この状態を状態 B とする。 (2) 状態 A から状態 B への変化の間にヒーターが第1室の気体に加えた熱量を, VA, TA,PA, R の中から必要なものを用いて表せ。 次に, 状態 B から隔壁を固定したまま断熱カバーを開け, しばらく待ったところ, 熱 平衡に達した。 この状態を状態Cとする。 (3) 状態Cにおける第1室, 第2室の気体の温度を, VA, TA, PARの中から必要な ものを用いて表せ。 (4) 状態 B から状態 C への変化の間に第1室から第2室に移動した熱量を, VA, TA, PA, R の中から必要なものを用いて表せ。 (5) 状態Cにおける第1室の気体の圧力, 第2室の気体の圧力を、 それぞれVA, TA, PA, R の中から必要なものを用いて表せ。 再び状態 A から考える。 以後, 隔壁は自由に動けるとし, 断熱カバーは閉じている。 ヒーターによりゆっくり第1室の気体を加熱し、 総量 3PAVA の熱を加えた状態を状態 Dとする。 (6) 状態 A から状態 D への変化の間に生じた第1室, 第2室の気体の内部エネルギーの 変化をそれぞれ 4U 1, 4U2 とする。 AU1+4U2 を, VA, PA を用いて表せ。 (7) 状態 D における第1室の気体の体積をVD とし, 状態 D における第1室, 第2室の 気体の圧力をpp とする。 4U を, VA, PA, VD, PD を用いて表せ。 (8) PD を, VA, TA, PA, Rの中から必要なものを用いて表せ。 なぜ? ださい

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理科 中学生

至急です (3)の②を教えてください。お願いします。

_1 電熱線に電圧を加えたときの水温の変化を調べる実験を行いました。 (1)~(3)に答えなさい。 ただし、電熱線の抵抗の大きさは温度によって変化しないものとし、電熱線から発生した熱は 電源装置 すべて水の温度上昇に使われたものとします。 ('15 埼玉県) 次の1~6の順番で実験を行った。 13つの発泡ポリスチレンのカップに、それぞれ同じ質量の水を入れて しばらくおいた。 2抵抗の大きさが6Ωの電熱線と3Ωの電熱線bを使って 図の 回路をつくった。 ,0 7.2 3 スイッチⅡIⅠを切った状態でスイッチを入れ、電圧計の値が 3.0V になるように電源装置を調整して電流を流し ときどき水 をかき混ぜながら水温を測定した。 4 次に、カップ1で用意した別のものにとりかえ 3と同様に, スイッチⅡIを切った状態でスイッチを入れ、電圧計の値が 6.0V になるように電源装置を調整して電流を流し ときどき水をかき 混ぜながら水温を測定した。 27 53.4の結果を次の表のようにまとめた。 表 電 3.0V 圧 6.0V ガラス棒温度計 電圧計 -0.9x==36 スニ50 スイッチⅡI ・電熱線b 電熱線 スイッチ1 開始時の水温5分後の水温 10分後の水温 15分後の水温 20分後の水温 14.0℃ 14.9 °C 15.8℃- 16.7℃ 17.6℃ 14.0℃ 17.6 C 21.2℃ 24.8℃ 28.4 °C 6 次に、図の回路を用いて, スイッチⅡIを切った状態でスイッチⅠを入れて電流を流し、ときどき水をかき 混ぜながら水温を測定し,さらに途中でスイッチⅡIも入れときどき水をかき混ぜながら水温の測定を続け 実験中の電圧計の値は常に一定で6.0V であった。 また、 カップは1で用意した別のものを使用し、 実 験開始時の水温は14.0℃であった。 (1) 実験の4で、電圧計の値が 6.0V になるように調整して電流を流したとき, 2分間で電熱 線 a から水が得た熱量は何Jか求めなさい。 ( 720 J] (2) 実験の5の表から実験の3を開始してから25分間電流を流したときの水温は何℃にな ると考えられるか求めなさい。 [ 18.5 °C) 電流計 発泡ポリスチレンのカップ x 1200 (3) 実験の6について,次の ①.②に答えなさい。 ① スイッチとスイッチⅡIの両方を入れたときの回路全体を流れる電流の大きさは何A か求めなさいog=14+360 ( 3 A] ② 実験開始から30分後の水温が50.0℃になるようにスイッチⅡIを入れます。 実験開始か ら何分後にスイッチⅡIを入れればよいか求めなさい。 また、計算の過程や考え方も書きな 〔20〕 分後にスイッチⅡIを入れればよい。 さい。 「計算の過程や考え方 スイッチコだけのときの式はy=144+0.72x 50=0.72x+14

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物理 高校生

①と②の問題で「ゆっくり加熱」や「ゆっくり冷却」とありますよね。②では定圧変化ですが、③ではそうとは限らないそうですが、これはなぜですか? またこれはピストンが仕切られているか仕切られてないかは関係しますか?

EC M/ B ARTA (20) 19 図のように両端を密閉したシリンダーが,なめら かに動くピストンで2つの部分 A, B に分けられて おり,それぞれに単原子分子理想気体が1〔mol] ず つ入れられている。 シリンダーの右端は熱を通しやすい材 料で作られているが,それ以外はシリンダーもピストンも断熱材で作られている。は じめの状態では,A, B内の気体の体積は等しく, 温度はともに To 〔K〕 であった。 次 はりあり に、 右端からB内の気体をゆっくりと熱したところ, ピストンは左向きに移動し、最終 的にA内の気体の体積はもとの半分になり,温度は T 〔K〕 になった。 気体定数を R[J/(mol・K)] として,以下の問いに答えよ。 仕切 (1)この変化の過程で,A内の気体が受けた仕事は何〔J〕か。 (2) 変化後のA内の気体の圧力は最初の状態の何倍になったか。 (3) 変化後のB内の気体の温度は何 [K] になったか。 (4) この変化の過程で, B内の気体が外部から吸収した熱量は何〔J〕か。 B 図のような2つの円筒容器 1,2, コックで連結さ (京都府大 ) 断面積S

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物理 高校生

なぜこの熱力学第一法則でこれはマイナスになるのでしょうか?圧縮もしてませんし、仕事もされてるとか、明記されてないです。

加していくが、ある体積 Vi〔m² 〕 を超えると減少していく。 V, を求めよ。 220 気体の変化 次の問いに答えよ。 (1) 体に加えられる熱量をQ 気体にする仕事を気体 の内部エネルギーの変化をAUとして,これらの間に成り 立関係式を答えよ。 また、この関係式が表す法則の名前 を答えよ。 次に, ピストンのついたシリンダーに閉じ込めた気体を加 熱する場合を考える。 気体の体積を一定にして加熱する場合 を(a),圧力を一定にして加熱する場合を(b) とする。 ピストンは固定 気体 熱する (a) ピストンは動く (2)(a)の場合,気体にする仕事 wa は正か0か負か。また, 加えられる熱量Qa, 内部エネルギーの変化4U の間に成◎◎ ◎熱する り立つ式を答えよ。 (b) (3) (b) の場合,気体にする仕事 wb は正か0か負か。 また, 仕事 wb, 加えられる熱量 Qb, 内部エネルギーの変化4U の間に成り立つ式を答えよ。 (4) (a)と(b)の場合で,同じだけ温度を上昇させる場合を考える。 気体の内部エネルギー を温度だけの関数とすると, AUと4U との大小関係はどうなるか。また, Qa と Q との大小関係はどうなるか。 さらに, (a)の場合の比熱 c と (b) の場合の比熱 co との大 小関係はどうなるか。 ただし, (a) と(b)の場合で気体の質量は等しいとする。 ント 218 (1) pV=nRT (1)2) ピストンにはたらく力のつり合いを利用する。 (3) -Vグラフの面積を利用する。 (5) 熱力学第1法則 219 センサー 55 (2) 直線の方程式を求める。 pV=nRT (3) 熱力学第1法則を用いる。 14 気体の状態変化

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