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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

(2)で、過程IIの内部エネルギーの変化を答える問題で、自分の回答と教科書の解答が合いません。教科書には解説が載っていないのでどこが間違っているかわかりません。どなたか間違っているところを教えてください。

4 気体の状態変化 熱効率 (p.124~136) 円筒容器にピストンで単原子分子理想気体を封じ, 容器内外の圧力を1.0×10 Pa, 気体の温度を3.0×102K, 体積を 2.0 × 103m²とした。 このときの気体の状態をA として,次の手順で気体の状態を変化させた。 過程 I ピストンを固定したまま気体に熱量を与えたところ,気体の圧力は 01×0.1 2.2×105 Paになった状態 過程Ⅱ 次に,容器を断熱材で囲み、熱の出入りがないようにしてピストンをゆっ くりと操作したところ,気体の圧力は1.0×105 Paにもどり,体積は 3.2×10-3m²になった(状態C)。 C 過程Ⅲ 断熱材を外し、状態Cで気体を放置したところ,気体はゆっくりと収 縮し,状態Aにもどった。 (1)過程Ⅰ→Ⅱ→Ⅲの変化を、横軸に体積V,縦軸に圧力をとったグラフに示せ。 なお,グラフには変化の向きを示す矢印を入れ,状態A~Cでの横軸と縦軸 の値を明記せよ。 代 (2)各過程での気体の内部エネルギーの変化 4U [J] 40[J], 40 m [J] を求めよ。 (3)各過程で気体がされた仕事 W [J], Wn[J], Wm[J] を求めよ。 (4)各過程で気体が外部から吸収した熱量Q [J], Qm [J], Qm [J] を求めよ。 (5)この1サイクルにおける熱効率を有効数字2桁で求めよ。

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化学 高校生

ΔH2だけ求まりません! どういう式になりますか?

実験 6 ヘスの法則 [実験操作 NaOH (固) の水への溶解, NaOH (固) と塩酸の中和反応, NaOH ag と塩 酸の中和反応より、ヘスの法則がなりたつことを調べる。 ① NaOH (固)の溶解エンタルピー AZ (kJ/mol)の測定 ①NaOH (固) 温度計/ ② NaOHaq 50mL 純水 100mLを断熱容器に入れ,この断 熱容器に固体の NaOH 4.0g程度を加え ③ NaOH (固) かくはん て 撹拌しながら20秒ごとに溶液の温 [T] [℃] を測定する。 ここで生じた NaOH水溶液の濃度を1.0mol/L とする。 20秒ごとに 温度を測定 断熱容器 ② NaOH aq と塩酸の中和エンタルピー △ / 〔kJ/mol)の測定 ① H2O 100mL ② HClaq 50 mL ③ HClaq 100 mL -撹拌子 ースターラー 1.0mol/Lの塩酸 50mL を断熱容器に入れ、 この断熱容器に操作で得られた 1.0mol/LのNaOH aq 50mL を塩酸とほぼ同じ温度になるまで冷やしてから加 える。 断熱容器内の溶液を撹拌しながら20秒ごとに溶液の温度 T2 [℃] を測定す る。 ③ NaOH (固) と塩酸の中和エンタルピー AH 〔kJ/mol) の測定 1.0mol/Lの塩酸100mL を断熱容器に入れ、 この断熱容器に固体のNaOH 4.0 g程度を入れて, 撹拌しながら20秒ごとに溶液の温度 T3 [℃] を測定する。 [実験結果例 ▼表 操作 ①~③の各溶液における時間と水溶液の温度 時間(秒) 0 20 40 60 T][C] 24.8 27.0 29.8 32.6 80 33.9 100 120 T,[C] 25.3 31.2 31.1 31.0 31.0 140 160 34.2 34.5 34.4 34.3 31.0 30.9 30.8 30.8 180 34.1 30.7 T3[°C] 25.4 32.0 38.0 44.1 47.0 47.0 46.9 46.6 46.3 46.0 Thinking Point 1. 実験結果より,縦軸を温度 [℃],横軸を時間〔秒] として,反応時間と温度 の関係をグラフで記せ。 2. 各実験での上昇した温度 AT [℃] をグラフより求めよ (p.93)。 3. NaOH (固) の物質量を0.10mol, NaOH aq の濃度を1.0mol/L, HCl aq の 濃度を1.0mol/L, 純水 HCl aq NaOH aq の密度および操作後の水溶液 の比熱を1.0g/mL, 4.2J/(g.℃)として, AH ~ AH3 [kJ/mol] を求めよ。 4.AH~ AH3 [kJ/mol]より, どのようなことがなりたつといえるか。 探究 1 《考察》固体のNaOHの質量を正確に測定しても, NaOHの正確な物質量 は求められないのはなぜか。 探究 2 《考察》溶液の上昇した温度 ATをグラフから求めるのはなぜか。 101

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化学 高校生

(2)のところで、そもそもこれの性質が未だによくわかってないので、考え方が合ってるかだけ教えて欲しいです。 時間と温度の関係のグラフから考えると、水を普通にあたためると時間は←向きに逆算するとAにたどり着く。本来であればAまで行くはずの熱量が20度まで下がっちゃってるから... 続きを読む

関 J] 薄な強塩基を混合したときの中和エンタルピーは酸,塩基の種類に かかわらず、ほぼ一定の値を示す。 その理由を約60字で記述せよ。 81. 〈溶解エンタルピーと中和エンタルピーの測定> 〔20 香川大 改〕 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, 0=16.0, Na=23.0 実験 1 A. 温度[℃] B- 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 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 200 0 4 6 時間 〔min] 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。 2 (2)(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。 (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。 lo (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。 〔18 日本女子大 改〕 !

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化学 高校生

なぜ断熱性の容器を使っているのに温度が上昇するのですか?断熱性って熱を入らせないみたいな感じですよね?

解答 (1) E: ① E2: ③ E3 : 2 (3) この反応は発熱反応であり、反応が進むと反応容器内の温度が上昇 するため、反応の速さは大きくなる。 解説 (1)Eは,反 応物Xのエネルギーと遷 移状態におけるエネルギ 一の差であり, 正反応 (XY)の活性化エネル ギーに相当する。 E2は,反応物のエネル ギーと生成物のエネルギ 一の差であり、 反応エン タルピーに相当する。 ・エネルギー 図1 Er AL X 図 2 A E3 B E2 Y D 反応の進行度 E3 は,生成物のエネルギーと遷移状態のエネルギーの差であり, 逆反応 (Y→X)の活性化エネルギーに相当する。 (2)触媒を加えると,活性化エネルギーのより小さい経路を通って反 応が進むようになるが,反応エンタルピーは変化しない。 したがって, Cのグラフである。 (3) 反応物のエネルギーが生成物のエネルギーよりも大きいので,こ の反応は発熱反応である。 断熱性の反応容器の中で反応させると,反応 が進むにつれて反応容器内の温度が上昇する。 そのため,反応速度は 大きくなる。 215 Bath Litt 1符号を考慮すると、反 応エンタルピー=(生成 物のエンタルピー) ( 応物のエンタルピー) な ので,△H=-E2である H- ②温度が上昇すると、 移状態になりうる粒子の 割合が増加するため、反 応が速く進むようになる。 31 角 お ( 率 (

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