(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか？

142 熱 49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔mol]の 単原子分子の理想気体が入っていて、圧力と温 TOK] は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は 〔kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており、容器の底からの高 さはLQm] である。 気体定数をR [J/mol・K], 重力加速度(m/s²] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ, 温度が T1 [K] になったときM が上に動き始めた。温度 T と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け高さが2.2L[m]となった。このとき の温度 T [K] を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W 〔J〕 と気体に加えた熱量 Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして,外力を加えてMを ゆっくりと押し込み、元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T3 〔K〕 を求めよ。 また, このとき気体がされた仕事 W 〔J〕 を求めよ。 ただし、この断熱変化の過程では圧力と体積Vの間に (京都工繊大) はPV =一定の関係がある。 Base M ヒーター 10000 Cv= Level (1), (2)★ (3)★ Point & Hint (1) 前後の状態方程式と、ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える｡ 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では, 気体がする仕事 = PAVとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 γは比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので,y= =1/12/2/12/2R=7/3/3 となっている。あとは第1法則の問題。 5 h= 単原子分子気体 nRT U= 3 5 = 2R CP=R 2 ※ この3式は「単原子｣のとき LECTURE 初めの気体の状態方程式は ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = nRT …..……② (1) そして,このときのピストンのつり合いより PS = Pos+Mg...... ③ T₁=To+ _MgL nR4 ①〜③ より 定積変化だから より (2 そして (2) Pi での定圧変化が起こる。 状態方程式より P₁S³/L=nRT₂ また, Q=nCvAT= PSL = nRTo ...... ① T₂ = ³2 T₁ = 3 (To+ MgL nR W2 = Pi4V = Pi P.(S. 3/L-SL) Q2=nCpAT = n 状態方程式より 5 2 第1法則より より 49 熱力学 nR(T₁-To) = MgL 2 2 T3= ③ -T₁ (3) 高さまで押し込んだときの圧力をP3とすると P.(S-L)* = P.(SL) P3= 3 PS を用いて. Ws = Mg AU』を調べ ( 4U2=2R(T-T)) 第1法則 4U2 = Q2+(-Wa) を用いて Qを求めることもできるが、まわりくどい｡ =1/12P.SL=1/12nRT=1/12(nRT,+MgL) ②を用いた .. T = n. 52 R (T₂ - T₁) = (nRT. + MgL) 143 ピストンが動いて も上図の状況は変 P.S わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 'P・SL = nRT3 ...... ⑤ - (3) ³T = (3) (T. + MgL) 'T nR 2nR (T₁-T₂) = 0 + W₁ P1 = (2)(2)-1) (nRT. + MgL)

①と②と③の式の意味が分かりません。 解説お願いします。

演習 10. フレーク状の-15℃の氷500gの氷のうを用意して, ある患 者さんの額を冷やしたところ氷が溶けて15℃の一様な水になった。 こ の間に患者さんからどれだけの熱量を奪ったことになるか? 但し、 氷 のうと患者さんとの間だけで熱のやりとりが行われたこととする. ① 500 × 0.5 x 15 (2) 500 x 80 ③500 × 1 × 15 ① +② + ③ = Q

(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか？

49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔[〔mol] の 単原子分子の理想気体が入っていて, 圧力と温 度TOK]は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は Mi [kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており, 容器の底からの高 さはL][m]である。気体定数をRJ/mol・K], 重力加速度を[m/s2] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ、温度が T1 〔K〕 になったときM が上に動き始めた。 温度 T1 と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け、高さが12/23L 〔m] となった。このとき の温度T2 〔K〕を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W2 〔J〕 と気体に加えた熱量Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして, 外力を加えてMを ゆっくりと押し込み, 元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T 〔K〕を求めよ。 また,このとき気体がされた仕事 W [J] を求めよ。 ただし, この断熱変化の過程では圧力Pと体積Vの間に は PV 3 =一定の関係がある。 (京都工繊大) Base 771 3 Level (1),(2)★ (3)★ Point & Hint Cv= Cp= ※ この3式は「単原子｣のとき (1) 前後の状態方程式と, ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える｡ 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では,気体がする仕事=P⊿Vとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 ♪は比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので, y = = 12/12/12/2=121238 となっている。あとは第1法則の問題。 M -R ヒーター 10000 単原子分子気体 3 U= -nRT 2 5 R LECTURE (1) 初めの気体の状態方程式は PSL = nRTo ...... ① ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = RT ...... ② そして、このときのピストンのつり合いより PS = PS+Mg..... ③ MgL Ti = To+ nR QinCvAT=- R(T₁-To) = 32 MgL ① ~ ③より 定積変化だから P1での定圧変化が起こる。状態方程式より PS・・ S/L=nRT2 4 (2) より そして そ T₁ = 3 T₁ = 2 (T. + Mg L nR W₁ = P₁AV = P₁ (S. 3/L-SL) より 49 熱力学 状態方程式より (3) 高さまで押し込んだときの圧力を P3 とすると B 第1法則より PS T3 = Mg また, Q2=nCAT=n212R(T2-T)=(nRT+MgL) 4U』を調べ ( 4U2=220R (T-T) 第1法則 4U2 = Q2+(-W)を用いて 4U₂ Qを求めることもできるが、まわりくどい｡ 143 P.(SL) = P.(SL) ( ∴. P3= P1 PS ピストンが動いて も上図の状況は変 わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 =1/23PSL=/1/2nRT=1/12(nRT+MgL) ②を用いた (2) *P₁.SL = nRT .... (3) ³T₁ = (3) ³( T. + MgL) 'T= nR 2nR(T₁-T₂) = 0+W₁ W₁ = (2) ² (2) ³-1} (nRT. + MgL)

解説を読んで解き方は理解できました！　 ですがどうして自分の解き方が間違えてるのかがわかりません。 100Vで500wなので50Vだと半分の250wとという解き方をしました。 教えてほしいです🙇

(5) P, Q, R の電熱線を用いて図 2, 3のような回 図2 路をつくった。 ① 図2のA点の電流が0.4Aのとき, 回路全体 の抵抗と BC間の電圧の大きさを求めなさい。 抵抗 [ ] 電圧 [ ] 2 図3の電源の電圧が12Vのとき, 回路全体 の抵抗とD点での電流の大きさを求めなさい。 抵抗〔 ] 電流 〔 ] B 4V A 0.4A [ 図3 D ] P 102 12A (4) この電熱線の両端に, 50Vの電圧を加えた。 このとき消費される電力は何Wか。 you! 12V 5 〈電力と熱量〉 100V-500Wの電熱線の両端に100Vの電圧を加えた。 (1) このとき, 電熱線に流れる電流は何Aか。 ( ] (2) この電熱線の両端に, 100Vの電圧を 30 秒間加えたとき, 電熱線から発生する熱量は何Jか。 [ ] (3) この電熱線の両端に, 100Vの電圧を2時間加えたときの電力量は何kWh か。 ]

1⃣の(5)の電熱線dで発生する熱量の式の中に0.2Aとあるのですが、これの求め方を教えてください。

中学セミナー 7講座 理科 解答シート3 3 B 採点しよう! 1 回路と電流 図1の回路で, 電熱線a に加わる電圧 図1 と流れる電流の大きさを調べ, 表の結果 を得た。抵抗が30Ωの電熱線bと電熱 線 cを使った図2の回路で, 電流計は50 mA, 電圧計は2.4Vを示した。 図2と同 じ電熱線bと電熱線d を使った図3の回 路で,電流計は200mA, 電圧計は3.0V を示した。 ( 31 新潟改) 図2 電圧〔V〕 0 0.5 1.0 1.5 2.0 電流 [mA] 0 20 40 60 80 - 広 Ulia RS - I ( 12点×5) 電源装置 Q+ 〇〇 電熱線a 電源装置 電熱線b 30Ω 電流計 電圧計 + 〇〇 電源装置 10.2A ~ 電圧計 電熱線㎝ (1) 作図力UP 図1の回路について, 電 熱線aに加わる電圧の大きさと流れる 図3 電流の大きさとの関係を表すグラフを かきなさい。 (2) 図1の回路で, 電熱線の抵抗は何 Ωですか｡ (3) 図2の回路で, 電熱線cの抵抗は何 Ωですか｡ (4) 図2の回路で, 電熱線b が消費する電力と電熱線cが消費する電 力の合計は何Wですか。 (5) 図3の回路で, 電熱線bと電熱線dで40秒間に発生する熱量の合 計は何ですか。 電熱線b 309 スイッチ -0.1A Pl スイッチ 電熱線d AAAA n 電流計 電流計 スイッチ 電圧計 (2) (3) 100 (4) 電流〔〕 (1) mA 40 80 60 20 808 0.5 11.0 1.5 電圧 〔V〕 25 18 0.12 組 36 2.0 Q C W J 番名前 これで解決! 1 (1) 採点基準スペシャルへ (2) 1.0V÷0.04A=25Ω (3) 2.4V÷0.05A=48Ω 48-30=18Ω (4) 2.4V×0.05A=0.12W (5) 電熱線bで発生する熱 量... 3.0V÷30Ω=0.1A, 3.0Vx0.1A = 0.3W, 0.3W×40s=12J 電熱線dで発生する熱量 ・・・3.0V×0.2A=0.6W, 0.6W×40s=24J 発生する熱量の合計は, 12+24=36J 2注意(2) 銅+酸素→ 酸化銅 +0- 酸素は分子で存在する ので○○にする。 +00-

(20)解説読んでも理解できません。説明お願いします🙇‍♂️

〔実験3] 発泡ポリスチレンのカップを3つ用意し, 図 11 それぞれに同じ質量のくみおきの水を入れた。 6V-9W の電熱線を用いて図11のような装置をつくり6V の電圧を加えて1分ごとの水の温度を調べた。電熱線 b,c についても発泡ポリスチレンのカップをかえて, 6Vの電圧を加えて1分ごとの水の温度を調べた。 表3 はその結果をまとめたものである。 ただし, 電熱線で発 生した熱量はすべて水の温度上昇に使われるものとす る。 表3 電流を流した時間 [分] 水の 温度 [°C] 0 3 4 電熱線 a 18.0 18.8 19.6 20.4 21.2 22.0 電熱線b 18.0 20.4 22.8 25.2 27.6 30.0 電熱線 c 18.0 19.6 21.2 22.8 24.4 26.0 1 2 ② 45 J LO 5 3 540 J 電源装置 + 温度計 2700 J スイッチ 発泡ポリスチレン のカップ 水 電熱線 a 2+1441 (19) 実験3で,電熱線aに5分間電流を流したとき, 電熱線aから発生した熱量は何Jか適 切なものを選びなさい。 ① 0.75 J 電流計 電圧計 (20) 実験3で用いた電熱線b. 電熱線の消費電力は何W と考えられるか。 組み合わせとし て適切なものを選びなさい。 ① 電熱線b…‥ 6V-12W, 電熱線c･･･ 6V-8W ② 電熱線b･･･ 6V-27 W. 電熱線c･･･ 6V-12W (3) 電熱線b・･･ 6V - 27 W. 電熱線c･･･ 6V-18W ④ 電熱線b…‥ 6V-36W, 電熱線c･･･ 6V-18W

「超急募」 画像の問題がすべてわかりません。 途中式有りでの解説を宜しくお願いします。

電力と水の上昇温度 電熱線を使って図のような装置をつくり、電熱線で発生する熱量を 調べる実験をした。あとの問いに答えなさい。 ただし、電熱線の熱量はすべて水の温度上昇 に使われ、電圧を変えるごとに、また電熱線をかえるご とに、同量のくみ置きの水と入れかえた。 [実験] に加える電圧を変えたときの電熱線 を流れた電流と3分間に上昇した水の温度を測定した。 はその結果と電力を表しそうとしたものである。 〔実験2) 電熱線を抵抗が4分のものにかえ、電熱線に 加える電圧を6.0Vにして、スイッチを入れた。 (1) 実験で、電熱線に加える (V) 2.0 (A) 1.0 2.0 電圧を変えたときの電力はそ (366 れぞれ何Wか。 表の空欄に記 入しなさい。 (2) (1)から、電圧が2倍になる と、電力と3分間の水の上昇 温度はそれぞれ何倍になるか。 (3) 実験1で、電圧を8.0Vにすると, 水の温度は3分間で何℃ すると考えられるか。 (4) 実験2で、水の温度は3分間で何℃上昇すると考えられるか。 次のア~エから選び, 記号で答えなさい。 ア 1.2℃ 2種類の電熱線と容器 A~ Dを用いて,次の実験を行っ た。 あとの問いに答えなさい。 ただし、容器と外部との熱の 出入りはなく、電熱線で発生 した熱はすべて水の温度上昇 に使われるものとする。 〔実験〕 抵抗が4Ωと2Ωの 電熱線を用意し、容器Aと Cには4Ωの電熱線を、容 器BとDには 2Ωの電熱線 をとりつけた。 これらの容 図 1 イ 2.4℃ ウ 3.6°C I 48C (5) (4)のとき、この電熱線で発生した熱量は何Jか。 また、この水 が3分間に得た熱量は何calか。 1J = 0.24calとして計算しなさい。 電力 [上昇温度(°C〕 0.8 3.2 7.2 かき混ぜ棒 電熱線 40 電熱線 20- 電源装置 u 器A P 温度計 電圧計 水 -100g 容器B 図2 FREE 6の答え (1) 表に書く。 (電力 上昇温度 (3) (5) 電熱線 容器C ･電熱線 40 容器D 20

(2)の答えの導き方が分かりません、答えは最大ウ 最小アでした。

次の実験について、あとの問いに答えなさい。 ただし、各電熱線に流れる 電流の大きさは、時間とともに変化しないものとする。 〔千葉〕 実験1 ① 図1のように、電熱線Aを用いて実 甘い焼き 験装置をつくり、発泡ポリスチレンのコッ プに水120gを入れ、しばらくしてから水 の温度を測ったところ、室温と同じ 20.0℃ だった。 ②スイッチを入れ、電熱線Aに加える電圧を 6.0Vに保って電流を流し、水をゆっくりかき混ぜながら1分ごとに5 分間、水の温度を測定した。測定中、電流の大きさは1.5Aを示していた。 ③図1の電熱線Aを、発生する熱量が1/3の電熱 2 6.0 電熱線A 001 電熱線B 温度計 ア図3の回路の電熱線A イ図3の回路の電熱線B ウ図4の回路の電熱線A エ図4の回路の電熱線B ガラス棒 発泡 A ポリスチレン のコップ ・水 電熱線A 発泡ポリスチレンの板 線Bにかえ、水の温度を室温と同じ 20.0℃にし た。電熱線Bに加える電圧を 6.0V に保って電4.0 水 5.0 の 3.0 2.0 流を流し、②と同様に1分ごとに5分間、水の 温度を測定した。図2は、測定した結果をもとに, 「電流を流した時間」 と 「水の上昇温度」の関 係をグラフに表したものである。 1.0 じょうしょう 0 01 2 3 45 電流を流した時間 [分〕 電源装置、 電熱線A 実験2 図 3,4のように、電熱線A, B を用いて,直列回路と並列回路をつ くった。それぞれの回路全体に加える電圧を6.0V にし 回路に流れる電 流の大きさと、電熱線Aに加わる電圧の大きさを測定した。 その後、電圧 計をつなぎかえ、電熱線Bに加わる電圧の大きさをそれぞれ測定した。 図4 図3 電熱線B スイッチ ・電圧計 電流計 26.0V 電熱線A 電熱線B 26.0V 【発熱 (W) x 85 (1) 実験1で、電熱線Aに電流を5分間流したときに発生する熱量は何か 書きなさい。 消費電力 熱線ほ あたり (2) 実験2で消費電力が最大となる電熱線はどれか。また、消費電力が最小 となる電熱線はどれか。 次のア~エのうちから最も適当なものをそれぞれ 度が大 1つずつ選び、その記号を書きなさい。 最大[] 最小[] 得点UP!

(5)(6)(7)が分からないので教えてほしいです！！

(3) が0.2Aのとき､電Bの 9.6V6W P610Wの電源 Rを用い で、1のような 熱に6年の 電圧を加えたときの電をした時間水 6V-18W (1) 電線P~Rに流れる電 lit Gu (2) P~Rの大きさはいくつですか。 ホリスチレンの 木85g 電圧計 ポリエチレン] つのヒーカー 電熱線Q 電熱線P 電線R (A) 04 時間と木の温度にはどんな関係がありますか。 ✓ 02 2 16 の12 10 SL 8 T (°C) 4 2 電圧(V) ・電熱 16V-18W 電熱格。 6V-9W ･電熱線P 6V-6W 01 2 3 4 5 電流を流した時間 [min] (1) 1 P~Rから発生した熱量はそれぞれいくつですか。 (5) 電熱線を6V-15Wのものととりかえて､6Vの電圧を加えて4分間電流を流すと、水の上昇温度は P12Vの電圧を加えて、1分間電流を流すと、木の上昇温度はいくつになりますか。 (7) 20℃の水 300gに電熱を入れ、3Vのを加えたところ、流れた電流は400mAであった。600秒間 をしたとき、水温はいくつになるか､ただし、I」の熱で1gの水の温度が0.24℃上昇するものと

(1)についてです！！ 最後Aの内部エネルギーを求めているところで、何故定積変化の熱量の式が使えるのでしょうか。 αから熱を与えるとAの体積はV0+V0/2になってるんですよね？ これはAがしている仕事ではないということでしょうか。よろしくお願いします🤲🏻

24 熱 28*A,B 内には気体がnモルずつ入っていて はじA めの圧力、体積、温度はともに Po, Vo, To である。 n To B Vo n 加熱器αから熱を与えると, ピストンは滑らかに動 Vo きBの体積は となった。この間,冷却器 β で熱 2 を奪い, B内の温度は T に保たれている。 気体の定積モル比熱をCとし To Vo β以外は断熱材でできているものとする。 (1) A内の気体の内部エネルギーの増加はいくらか。 (2)α から与えた熱量を Q1 とすると, βにより奪った熱量Q2はいくらか。