物理の熱力学についての質問です。手順3について、二つ質問があります。 一つ目は、すでに成立しているという文章が何のことを指しているのかわからないことです。何がなぜ、成立しているのですか？ 二つ目は、p0＝2p0＝2.0としているところで、p0＝1.0であることを前提に、答え... 続きを読む

要で 氷の 込ある。 12/9 出題パターン 36 気体の状態変化 「ストンで仕切られたA, B 室があり 両室に が20N/m, 自然長 1.0m のばねに結ばれたピ 断面積が10cm² の円筒容器内に、 ばね定数 A 16 B Da 同じ物質量(モル数) の理想気体が封入され は同じ。はじめ両気体の温度はともに, 1.0m→1.0m- 気圧になっている。 ここでB室を0℃に保った まA室をあたためたら、ピストンは0.50m 右方に移動した。1気圧=1.0 ×10N/m² として, A室, B 室の圧力はそれぞれ何気圧になったか 解答のポイント! 気体の問題は、次の手順で解く。 圧力 p体積 V. モル数 n,絶対温度Tを仮定する。 手順1 手順2状態方程式を立てる。 手順3 ピストンのつりあい式で未知数を求める。 解法 * Jeb 手順1 図 10-7 のように,2,V,n, Tを 仮定する。未知数はpi, Pe, Ti, n IA 前 B 手順2 状態方程式を立てる。 po po Vo Vo S (m²) 000000 2 前:pVo=nRT。 A:p -Vo=nRT B:p2Vo=nRT が (2) ①と n To n To るので、 後 ばねの力 20×0.5 し 手順3 ピストンにかかる力のつりあいの PIS n Ti p2S n To 式を立てる。 前: すでに成立している。 あるので、 後 : 20×0.5+ pSPS (3) 敵を掛け = まず,② ① より 状態方程式では 「辺々割る」 が式変形の基本!, 未知数xはxと表示 図10-7 (1) P2 =1.2=2p = 2.0 [気圧〕 2p ③より 10個) 受ける力の物は P=Pz+ 20×0.5 S 20×0.5 (N) - = 2.0 [気圧] + 10 x 10 (m2) = 2.0 [気圧〕 + 10' × 10 [気圧] = 2.1 [気圧] STAGE 10 温度と熱 117

解説にある体積の影響が大きくなるとZの値が大きくなる理由と分子間力が大きくなるとZが小さくなる理由を教えてください

問3 生徒が実在気体の理想気体からのずれについて資料を調べたところ、次の ことがわかった。 後の問い (a ~c) に答えよ。 実際に存在する気体を実在気体という。 実在気体では,温度を低くしたり、 圧力を大きくしていったりすると、体積が 0 になる前に液体や固体になって しまい、体積が0になることはない。 実在気体には,気体の状態方程式が厳 密には成立しない。 実在気体に対して、常に気体の状態方程式に従う仮想的 な気体を理想気体という。理想気体は,分子自身が占める体積が0で,分子 間力がはたらかないと仮定した気体である。 気体の状態方程式 (Pは圧力 〔Pa〕, Vは体積 [L], Rは気体定数 その値を圧縮率因 〔Pa・L/(K・mol)], Tは絶対温度 [K]) から導かれる RT 子Zといい, 1mol の理想気体では,圧力や温度に関係なく一定で常に1と PV なる。 PV Z=RT=1 × a の①~④のうちから一つ選べ。 3 に当てはまる語の組合せとして最も適当なものを、次 b X Y ① 高温 高圧 ② 高温 低圧 低温 高圧 ④ 低温 低圧 生徒が実在気体の理想気体からのずれについてまとめた次の文章中の空欄 に当てはまる最も適当な式を,後の①~⑥のうちからそれぞれ一つずつ選 べ。 4 5 実在気体の分子間力の大きさが非常に小さい場合, ファンデルワールス定 数を 0 とみなすことができる。 その場合,式(1)を変形して、次の式を導く 想気体からのずれが大きくなる Zの値が1より大きくずれているほど, 実在気体は理想気体からかけ離れ ていることになる。 一般に, にするほど,実在気体は理 た ことができる。 Prvr-Prb=RT Prvr=RT+Prb Y P.V. RT =1+ 4 ④ (2) Prur RT Prb = RT ファンデルワールスは,実在気体にも状態方程式が成り立つように補正を 加え, 1mol の実在気体の圧力を P, [Pa〕, 体積を V, [L] としたとき,次の 実在気体の状態方程式が成立することを導いた。 式(2)より,実在気体の分子間力の大きさが非常に小さい場合、実在気体の (P₁+ V³)(V.- L-b)=RT (1) Zの値は1よりも大きくなる。 一方,実在気体の分子自身の体積が十分に小さい場合, ファンデルワール 定数を0とみなすことができる。 その場合, 式 (1) を変形して、次の式を 導くことができる。 なお, 定数a, b (ともに正の値) はファンデルワールス定数といい, αは 気体の分子間力の大きさ, 6は気体分子自身の体積によって決まる。 Prvr +9 ERT Vr P.V. RT Prvr=RT- a Vr -= 1- 5 (3) Prur RT = 1- a WRT 式(3) より 実在気体の分子自身の体積が十分に小さい場合、 実在気体の Zの値は1よりも小さくなる。 b aP RT RT a RT bP ④ RT a V.RT (第1回-4) b V.RT

解説にある③の質量パーセント濃度とモル濃度が異なるというのはどこで分かるのかと、浸透圧が大きいと溶媒が葉腋中に侵入しようとする現象を抑える力が大きくなるのに袋が膨らみやすいというのはどういうことですか？

問5 図1のように, 液体Aを半透膜の袋に入れ, 液体Bが入ったビーカーに入れ てしばらく放置した。 これに関する記述として誤りを含むものはどれか。 最も 適当なものを,後の①~④のうちから一つ選べ。 ただし, 半透膜は水は通すが, 溶質粒子は通さないものとする。 5 液体A は 半透膜 の袋 液体 B CHIM 図1 液体Aを半透膜の袋に入れ、液体Bに浸した装置 紅 HM HOR Aにデンプン水溶液, Bに水を用いると, 袋は膨らむ。 ②A に 0.10mol/Lのスクロース (ショ糖) 水溶液, B に 0.20mol/Lのスク ロース水溶液を用いると, 袋はしぼむ。 +す。 Bの方が濃度が大きいからAから水が移動 →袋はしぼむ ④ Aに質量パーセント濃度が2% のスクロース水溶液, Bに質量パーセン ト濃度が2% のグルコース水溶液 (ブドウ糖) を用いると, 袋の大きさは変 化しない。 A に 0.10mol/Lのスクロース水溶液, Bに水を用いて 40℃にした場合と ④A 0.10mol/Lのスクロース水溶液,Bに水を用いて40 20℃にした場合では、 A を40℃にした場合の方が20℃にした場合より袋 は膨らみやすい。

解説にある分子自身の体積を0と仮定しているのでZの値が大きくなることは無いというのはどういうことですか？

問3 生徒が実在気体の理想気体からのずれについて資料を調べたところ、次の ことがわかった。 後の問い (a ~c) に答えよ。 実際に存在する気体を実在気体という。 実在気体では,温度を低くしたり、 圧力を大きくしていったりすると、体積が 0 になる前に液体や固体になって しまい、体積が0になることはない。 実在気体には,気体の状態方程式が厳 密には成立しない。 実在気体に対して、常に気体の状態方程式に従う仮想的 な気体を理想気体という。理想気体は,分子自身が占める体積が0で,分子 間力がはたらかないと仮定した気体である。 気体の状態方程式 (Pは圧力 〔Pa〕, Vは体積 [L], Rは気体定数 その値を圧縮率因 〔Pa・L/(K・mol)], Tは絶対温度 [K]) から導かれる RT 子Zといい, 1mol の理想気体では,圧力や温度に関係なく一定で常に1と PV なる。 PV Z=RT=1 × a の①~④のうちから一つ選べ。 3 に当てはまる語の組合せとして最も適当なものを、次 b X Y ① 高温 高圧 ② 高温 低圧 低温 高圧 ④ 低温 低圧 生徒が実在気体の理想気体からのずれについてまとめた次の文章中の空欄 に当てはまる最も適当な式を,後の①~⑥のうちからそれぞれ一つずつ選 べ。 4 5 実在気体の分子間力の大きさが非常に小さい場合, ファンデルワールス定 数を 0 とみなすことができる。 その場合,式(1)を変形して、次の式を導く 想気体からのずれが大きくなる Zの値が1より大きくずれているほど, 実在気体は理想気体からかけ離れ ていることになる。 一般に, にするほど,実在気体は理 た ことができる。 Prvr-Prb=RT Prvr=RT+Prb Y P.V. RT =1+ 4 ④ (2) Prur RT Prb = RT ファンデルワールスは,実在気体にも状態方程式が成り立つように補正を 加え, 1mol の実在気体の圧力を P, [Pa〕, 体積を V, [L] としたとき,次の 実在気体の状態方程式が成立することを導いた。 式(2)より,実在気体の分子間力の大きさが非常に小さい場合、実在気体の (P₁+ V³)(V.- L-b)=RT (1) Zの値は1よりも大きくなる。 一方,実在気体の分子自身の体積が十分に小さい場合, ファンデルワール 定数を0とみなすことができる。 その場合, 式 (1) を変形して、次の式を 導くことができる。 なお, 定数a, b (ともに正の値) はファンデルワールス定数といい, αは 気体の分子間力の大きさ, 6は気体分子自身の体積によって決まる。 Prvr +9 ERT Vr P.V. RT Prvr=RT- a Vr -= 1- 5 (3) Prur RT = 1- a WRT 式(3) より 実在気体の分子自身の体積が十分に小さい場合、 実在気体の Zの値は1よりも小さくなる。 b aP RT RT a RT bP ④ RT a V.RT (第1回-4) b V.RT

解説に高圧にすると分子間力より体積の影響が大きくなると書いてあったのですがこのグラフは体積の影響が常に大きいように思えるのですがどういうことですか？

a Z=1- より、気体AのZの値は1を下 V.RT 回るので、グラフはアないしエに限られる。 一般的な 実在気体では,高圧にすると,分子間力の影響よりも 分子自身の体積の影響が大きくなり,Zの値はあると ころから大きくなっていき,アのようなグラフになる。 しかし,気体 Aは分子自身の体積を0と仮定してい るため、Zの値が大きくなることはなく,アのグラフ は不適当である。気体Aを高圧にすると,分子どう しの距離が小さくなり,分子間力の影響が大きくなっ a ていくので, Z=1- より、 気体AのZ V.RT® の値は高圧ほど小さくなると予想される。 したがって, グラフはエが適当である。 なお、分子間力がはたらい ているため,高圧にしていくと,気体Aは凝縮して 液体になると予想される。

cの問題でマーカーが引いてある部分の1を下回るというのはどこから判断できるのですか？

問3 生徒が実在気体の理想気体からのずれについて資料を調べたところ、次の ことがわかった。 後の問い (a ~c) に答えよ。 実際に存在する気体を実在気体という。 実在気体では,温度を低くしたり、 圧力を大きくしていったりすると、体積が 0 になる前に液体や固体になって しまい、体積が0になることはない。 実在気体には,気体の状態方程式が厳 密には成立しない。 実在気体に対して、常に気体の状態方程式に従う仮想的 な気体を理想気体という。理想気体は,分子自身が占める体積が0で,分子 間力がはたらかないと仮定した気体である。 気体の状態方程式 (Pは圧力 〔Pa〕, Vは体積 [L], Rは気体定数 その値を圧縮率因 〔Pa・L/(K・mol)], Tは絶対温度 [K]) から導かれる RT 子Zといい, 1mol の理想気体では,圧力や温度に関係なく一定で常に1と PV なる。 PV Z=RT=1 × a の①~④のうちから一つ選べ。 3 に当てはまる語の組合せとして最も適当なものを、次 b X Y ① 高温 高圧 ② 高温 低圧 低温 高圧 ④ 低温 低圧 生徒が実在気体の理想気体からのずれについてまとめた次の文章中の空欄 に当てはまる最も適当な式を,後の①~⑥のうちからそれぞれ一つずつ選 べ。 4 5 実在気体の分子間力の大きさが非常に小さい場合, ファンデルワールス定 数を 0 とみなすことができる。 その場合,式(1)を変形して、次の式を導く 想気体からのずれが大きくなる Zの値が1より大きくずれているほど, 実在気体は理想気体からかけ離れ ていることになる。 一般に, にするほど,実在気体は理 た ことができる。 Prvr-Prb=RT Prvr=RT+Prb Y P.V. RT =1+ 4 ④ (2) Prur RT Prb = RT ファンデルワールスは,実在気体にも状態方程式が成り立つように補正を 加え, 1mol の実在気体の圧力を P, [Pa〕, 体積を V, [L] としたとき,次の 実在気体の状態方程式が成立することを導いた。 式(2)より,実在気体の分子間力の大きさが非常に小さい場合、実在気体の (P₁+ V³)(V.- L-b)=RT (1) Zの値は1よりも大きくなる。 一方,実在気体の分子自身の体積が十分に小さい場合, ファンデルワール 定数を0とみなすことができる。 その場合, 式 (1) を変形して、次の式を 導くことができる。 なお, 定数a, b (ともに正の値) はファンデルワールス定数といい, αは 気体の分子間力の大きさ, 6は気体分子自身の体積によって決まる。 Prvr +9 ERT Vr P.V. RT Prvr=RT- a Vr -= 1- 5 (3) Prur RT = 1- a WRT 式(3) より 実在気体の分子自身の体積が十分に小さい場合、 実在気体の Zの値は1よりも小さくなる。 b aP RT RT a RT bP ④ RT a V.RT (第1回-4) b V.RT

問5の問題で吸熱方向に移動するのはわかるのですがpv＝nRtでv一定のままtが大きくなるのでPも大きくなってしまうため右方向にも平衡が進むのではないかと思ってしまいました。どのように考えれば良いのか教えて頂きたいです。よろしくお願いいたします。

次の文章を読み, 下記の問1~ 問5に答えよ。気体Xのモル濃度は [X] [mol/L], 分圧は Px [Pa〕, 気体定数は R 〔Pa・L/(K・mol)] で表すものとする。 温度と容積を変えられる反応容器中で,水素と窒素とアンモニアの気体が絶対温度T [K]で 平衡に達している。 N2 + 3H22NH s …① この反応の濃度平衡定数Kc は, [NH3] 2 Kc= [N2] [H2] 3 分圧で表した平衡定数である圧平衡定数 Kp は, (PNH3 ) 2 Kp= PN2X (PH2 ) 3 で表される。 L/(K・mol)とし、か 問1 気体Xの物質量を nx [mol], 反応容器の容積をV[L] とし,Xのモル濃度[X] [mol/L] をnx と Vを用いて記せ。 Kc KP 問2 2つの平衡定数の比 を, RとTを用いて記せ。 ein とする。 夜の 問3 温度をT 〔K], 反応容器の容積をV[L]に保ったまま、上記の平衡混合物にアルゴンを 添加し,新しい平衡状態に到達させた。 この操作により, アンモニア分圧はどのようにな るか,理由とともに40字以内で記せ。 クロース水 問4 問3の状態にある平衡混合物を,温度をT [K] に保ったまま、反応容器の容積をV[L] から減少させ,新しい平衡状態に到達させた。この操作により, 窒素分圧はどのように変 化するか, 理由とともに60字以内で記せ。 問5 ①式の可逆反応のうち正反応は発熱反応である。 問3の状態にある平衡混合物を含む反 応容器の容積を V[L]に保ったまま、温度をT [K] から上昇させ、新しい平衡状態に到達 させた。この操作により, 水素の分圧はどのように変化するか, 理由とともに60字以内 で記せ。

（2）なんですけど、赤で囲ったところのように、0にするところがN2ではなくてH2だとダメなんですか？お願いします😿

問2 次図のようにコックで連結した内容積1.0Lの容器A と, 内容積 2.0Lの容器Bがある。 容器 A, B ともに27℃に保ってある。 連結部分およびコックの内容積は無視できるものとし コックを閉じた状態でAには1.5×10 PaのN2, B には3.0×10 PaのH2 が封入されており, て, 以下の(1)~(2)に有効数字2桁で答えよ。 容器B 容器 A コック 1.0 L 2.0L ☑ (1) コックを開いて両気体を混合した。このときの容器内の全圧は何 Pa か。 (2)コックを開けた状態で, 適当な条件の下, N2とH2を反応させた後, 温度を27℃に保った。 容器内の圧力は何Pa か。

電磁気の問題で、問2がわかりません… 磁場の向きは左で、コイルの電流は右なのでフレミング使えない…？？

物理 となる。おもりが静止しているので、力のつりあいから、おもり個の重さは に等しく、 "'Nとなる。 実験では、希につけた印の位置を利用してんを求める。 また、周期はゴ み栓が数十回転する時間をストップウォッチで測り、その時間を回転した回数で 割って求める。 実際の値は, 2-5に示した のように分布する。 図2-4のグラフは、開定された各周期の平均値から得られた値を示したもので ある。 各測定値には差があるので、 測定を複数回行い平均する必要がある。 L[m] L' (m) 0.20 0.40 0.60 0.040 0.160 0,360 W (個) 20 9 4 L2N (m²) 1.44 1,44 1.44 分子の運動エネルギーので U-NK NXT NRT 容器の内面に弾性をするものとして、圧力は、 から受ける単位時間あたりの力を容器の内面 る。 7 正解 ①③(順不同) 本の分子の運動エネルギーの平均値下 ANA 1.8- ANA 10 14 1 1.6 LA [12] (°) 0.8 GA 0.24g 0.4 0.4 することがわかる。 図2-8は、 をとっ 0.2 [補足] とは独立した量であるが、NとLをうまく組み合わせることにより、 Sがに依存する場合について考察することができる。 表1に示したとNの 組み合わせについては 反比例する。 距離の2乗に反比例する力の例として、万有引力がある。 太陽からはたらく万 有引力による惑星の運動では、ケプラーの法則が成り立つ。 星の運動を等 円運動とするなら、 公転周期の2乗は円の半径の3乗に比例する。 この実験では8がに反比例すると、 速度は、 mが小さいほどは大きい。 は、 物理 20.21 N-30 0.2- 0.2 04 0.6 08 n 0.4 0.6 0.8 (m) (mm) 24 図2-5 たグラフである。 直線グラフで示されている。 N9の測定値は、 のものであるから、0.40㎡を用いて計算すると、 9, 36の場合 が,N4, 0.16 0.12. 0.40mm) N-30 0.08 (0.40m) 封入した気体の質量 Nm が小さいほどは> 問4 14 15 正解 ④(順不同) おもり1個の質量をmとする。 おもりの個数がNの 73 0.40 -0.16m³/s² 0.04 となる。 00204 0.6 0.8 1 1.2 14 16 7 (6) 12-8 おもりにはたらく 力のつりあいにより、張力の大きさは 8 Nmig である。式により、 4'mNmig animhx mg となる。 コイルを流れる このを、次の①~ T- に比例するので、"をとると、その関係を表すグ ラフは直線になる(図2-6)。 また、丸の周辺の平方根をとると、 An'mk 図2-6 となりに比例する。 よって をとると、その N √N 関係を表すグラフも直線になる (12-7)。 適当である。 5 16 正解 L、N, およびNNのをまとめると、次ページの表のよ これより、L'N=1.44m² となり、 反比例することがわかる。 また、8Nに比例するので、はに反比例する。を定数として をさせる力 転をさせる力 転をさせる力 ■をさせる力 とする。 ③より。 物理 における これらの大小 4x'm となる。 は定であるから、はに比例する。 問2 18 正解 ② 円形コイルに流れる電流の大きさを。とする。 3-2のようにこの きは円形コイルの接線方向、 時計回りの向きである。 円形コイルの点Bの微小部分を流れる電流が場から受ける力の向きは、フレ ミングの左手の法則により、直にからの向きである。 同様に3-2 のACより上側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て垂直に 表から裏の向きである。 一方、円形コイルの点Dの微小部分を流れる電流が磁場から受ける力の向きは、 フレミングの左手の法則により、面に裏から表の向きである。同様に、 3-2のACより下側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て祇園 垂直に裏から表の向きである。これらの力の合力は、円形コイルをACを回転 して、Dが表側に移動するような回転をさせる力となる。 3 19 正解 ④ 20 正解 6 十分に長いソレノイド(巻きNのコイル) の内部に生じる磁束密度の大き をBとすると、 B である(図3-3)。 ソレノイドの内部では磁束密度は一様であるので、 コイル1巻 を貫く は、 ポイント 円運動 運動の半角度の大きさをとして 物体の質量を向心力の大きさをとして 運動方程式の中心方向成分P または F 第3問 電磁気 がつくる磁場。 電流が磁場から受ける力, コイルの自己誘導について 電磁 気の法則の理解と運用力をみる問題。 27 0 1 17 正解 直線電流がつくる磁場の向きは、有ねじの法則によって決まる。つまり、電 向きを右ねじが進む向きとしたとき、磁場の向きは右ねじが回る向きである。 直線 電 から距離の点においては、その場の強さは、 HA ギーとは、 単位 「条件により、 これより、 から低いエネルギーと、 放出される光の光子のエネルギー も短い。その波長をとすると、 bd 電流 となる。 3-1に 場の向きは、力 !がつくるのを示す。 10- の接線方向右ねじがまわる向きである。 図3-1 01 < 2 のとき V₁-11-10 ※2fp < Agのとき V20 4 8g のとき 6- 図3-2 となり、それぞれ, 2 これらの大小関係はVV における自己誘導起電力の大きさである。 よって V」である。 421 正解 ② 22 正解 0.23 正解 ① スイッチSを閉じた直後はコイルを流れる電流は0であるから, 回路 に流れる電流は、図 3-5 のようになる。このとき、キルヒホッフの第 2法則により電流を求めると Ri+n=Vo Vo i = R + T 図3-5 図3-3 となる。 コイルに生じる自己誘導起電力の大きさ V は, 抵抗にかかる電 圧に等しいので、 RiERVo

解説がないので、申し訳ないですが、全部解説して欲しいです。お願いします🙇

II [先導学類 (理系傾斜), 観光デザイン学類 (理系傾斜), スマート創成科学類 (理系 傾斜), 学校教育学類, 数物科学類, 地球社会基盤学類, 生命理工学類, 理工3学 類,医学類, 薬学類, 医薬科学類, 保健学類, 理系一括入試] 図3に示すように, 容器Aと容器Bがコック Xのついた細管でつながれてい る。さらに,容器Bはコック Y のついた細管でシリンダーCにつながれている。 A, B, C, X,Yおよび細管は,すべて断熱材でできている。 また,A 内には加熱 装置が取り付けられており、 その装置による容器外部との熱の出入りはない。 A内 の加熱装置を除いた体積は Vo[m], B内の体積は2V[m] である。 細管および コック内の体積は無視できるものとする。 気体定数を R [J/ (mol・K)]とし,単原子 分子理想気体の定積モル比熱は 1/2 R[J/ (mol・K)], 二原子分子理想気体の定積モ ル比熱は R[J/ (mol・K)]である。 2 A B Vo 2V0 Po 加熱装置 図3 最初, コック X と Y はともに閉じられた状態で, A内には圧力Po[Pa], 温度 To [K] の単原子分子理想気体が入っており, B内は真空であった。 以下の問いに答 えなさい。 問1 A内の気体のモル数を求めなさい。 問 2 X を開き十分な時間放置した。 一様になった後の気体の温度と圧力を求め なさい。ただし,この膨張の前後では気体の内部エネルギーは変化しないもの とする。 - 5