重要問題集　物理　71 問題を解く上では必要がないのかもしれませんが、どうしても初期状態でのピストンにかかる力のつり合いが気になります。 自分で立てた式では、 P0S=M0g+P0S となってしまい、M0が0になってしまいます。 そもそも大気圧がかかる面積... 続きを読む

(火) 54 ⑨ 気体分子の運動と状態変化 必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 物体 M [kg] 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直にピストン Mo[kg]- 立てられている底面積 S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo [kg] のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho 〔m〕 からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g[m/s] とする。 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ h[m] ho〔m〕 初期状態単原子分子 状態 2 理想気体 図 1 To [K], 気体の圧力が大気圧と同じPo [Pa〕, ピストンの高さがん 〔m〕 である。 まずビ ストンの上に質量 M [kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し, 高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。 状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し, 高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり,この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 [Pa] (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4)状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのか-V図を図2にかけ。 (6)このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 図2 V[m³] (8)M=2Mo, Mo- PoS g h=2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕 B 応用問題 ◇72. 〈半透膜で仕切られた2種類の気体〉 思考) 図1のようにピストンのついた 2 領域 1

この10がどこから来たのか分かりません。 （1）（2）では「容器に水10LとCO2を加えた」となっていますが、（3）でも水10Lを加えているんですか？もしそうなら、どこから読み取るのか教えていただきたいです。

銅(II) 五水和物の結晶が析出するか。 181 ロロ ヘンリーの法則 1.0 × 10PaのCO2の水への 溶解度は,水 1.0L に対して, 7℃で8.3×10mol, 27℃で4.5 ×10-2mol である。 ピストン付き容器を用いて,次の実験を行 った。 次の問いに答えよ。 ただし, CO2 に対してはヘンリーの 法則が成立し, 水の蒸気圧は無視できるものとする。 (1)この容器に水 10L と CO2 を加え,温度を7℃に保ったと CO2 水 10L ころ 容器内の圧力が2.0 × 10Pa, 気体の体積が15Lであった。 このとき容器内 に存在する CO2 の総物質量を求めよ。 (2) (1)の状態からピストンを動かし, 温度 7℃を保ちながら、 気体の体積を10Lまで 圧縮した。 やがて溶解平衡に達するが、このとき容器内の気体の圧力は何Paか。 (3) この容器の温度を27℃に温め、気体の体積を10Lに保った。 やがて溶解平衡に 達するが,このとき容器内の気体の圧力は何 Paか。

至急です！この問題が分かりません。調べても解き方と答えが見つからないので単位計算の方の計算式も含めて教えていただけないでしょうか？

化学基礎 2020③ 第3問 アボガドロの法則に関する次の文章を読み, 問い (問1~4) に答えよ。 (配点 12) 1811年, イタリアのアボガドロは次のような仮説を発表した。 1 気体は,いくつかの原子が結合した分子からなる。 2 同温同圧のもとで同体積の気体には、 気体の種類によらず同数の分子が含ま れている。 化学基礎 3 水槽とメスシリンダー内の水面を一致させ, 捕集したそれぞれの気体の体積を 測定した。この値を [mL] とする。 4 ガスボンベからビニル管を外して, それぞれのガスボンベの質量を測定した。 この値を wz [g] とする。 以上の実験で得られた結果を、 表1に示す。 上記の2はアボガドロの法則とよばれ, 混合気体についても成り立つ。 このアボガドロの法則にもとづいて, 燃料用ガスの分子量を求め, 燃料用ガスに 用いられている物質を調べる次の実験を行った。 【実験】 表1 実験で得られた結果 w1 〔g〕 wz [g] 窒素ガス 燃料用ガス 165.571 165.405 (w1-w₂) [g] 0.166 v (mL] 150 251.225 250.881 0.344 150 なお、実験室内の気温は25℃, 大気圧は 1.013 × 105 Paで一定に保たれていた。 また,3の操作により, メスシリンダー内の気体の圧力は大気圧と等しくなってい る。 1 窒素ガスボンベと燃料用ガスボンベを用意し、それぞれの質量を測定した。 こ の値を w 〔g] とする。 2 内部を水で満たしたメスシリンダーを水槽に倒立させ, ガスボンベにビニル管 を接続し, 先端をメスシリンダー内に誘導して、 図1のようにそれぞれの気体を 捕集した。 問1 この燃料用ガスには一種類のある炭化水素が用いられている。 この炭化水素 の分子式として最も適当なものを,次の①~⑤のうちから一つ選べ。 13 1 CH4 ② C2H2 (3 C2H6 ④ C3 Ha (5) C4H10 ビニル管 メスシリンダー 問2 この燃料用ガス 1.0molを完全燃焼するのに必要な酸素の物質量は何molか。 最も適当な数値を,次の①~⑧のうちから一つ選べ。 14 mol ガスボンベ 図 1 -28- ・水 2.0 ②②2 2.5 4.5 (6) 5.0 25 3.0 6.5 -29-> © € 3.5 8.0

赤線引いたところってなんでそう分かるんですか？🙇‍♂️ 右のグラフを見て吸熱か放熱かパッとわかる考え方教えてください🙇‍♀️

ょう。 これ から 一定量の理想気体をピストン 5 のついた容器に閉じ込め、図 圧力 図10-23 のグラフのように圧力と体積を変化 B させた。 る。 B→Cの過程では,気体の温度を A→Bの過程では、気体の体積を一 定に保ったまま1500Jの熱量を加え A C 一定に保ったまま (1500Jの熱量を加え 0 → 体積 態まで戻し、外部から1000Jの仕事をされた。 る。 C→Aの過程では、気体の圧力を一定に保ったままピストンをAの状 このようなサイクルを描く熱機関の熱効率はいくらか。 た物 すな 化 てび 着目! P-V図を見てもわ 元流でかるように,このサイクルで 解く! 圧力 気体が熱を吸収する過程は、 A→BとB→Cです。 一方, C→Aは外か ら仕事をされ,温度も下がり、熱を放出 する過程です。 吸熱 吸熱 図10-24 END A そこで,熱効率の分母にくる気体の吸 収した熱量は, A→BとB→Cの2つの過 程で吸収した熱量を足せばよいですね。 放熱 → 体積 それを4Q吸収として, 4Q 吸収 =1500+1500 3000 〔J〕 次にこのサイクルで気体が外部にした正味の仕事を求めましょう。 A→Bは定積変化ですから、気体は外部に仕事をしません。 B→Cは等温変化ですので,気体の内部エネルギーの増加⊿Uは0です。 そこで,熱力学第1法則, 4Q=⊿U+PAV で, ⊿U=0ですから,

（4）についてでD→Aは気体が外部からされた仕事だと思ったのですが、なぜそのまま足すのでしょうか？ 解説お願いします🙇🏻‍♀️՞

63* なめらかに動くピストンをもったシリン ダーの中に1molの単原子分子気体が入れ られている。 図のように、 気体の状態を温 度 T〔K〕,体積Vo〔m〕の状態 A からゆっ くり変化させてA→B, B→CC→D, D →Aの過程を経て状態 Aにもどした。 A→B および C→D の過程では体積が一 定に保たれ, B→C および D→Aの過程で は体積は温度に対して直線的に変化してい る。 気体定数を R [J/ (mol・K)〕とする。 体積 〔m3〕 D Vo B 0 To T1 T2 温度 〔K〕 (1) A→Bの過程で気体が吸収した熱量は何か。 (2)状態Cでの気体の圧力は何N/m2 か。 (3) D→Aの過程で気体が外部へ放出した熱量は何か。 (4) A→B→C→D→Aの1サイクルをしたとき, 気体が外部へした仕事 は何Jか。 (5) この1サイクルの (熱) 効率eはいくらか。 (熊本大)

abどちらも分かりません💦 詳しく教えていただけるとありがたいです

必 [CSOS] 気体 として使われており、 33. 気体の溶解度曲線 3分 温度一定で,圧力を変えて,一定量の水に溶解する窒素の量を調べた。 次のグラフに、窒素の圧力 (横軸) と, 溶解した窒素の量(縦軸)の関係を示す。 次の問い (ab) に答え よ。 ただし、窒素は理想気体とみなす。 a 溶解した窒素の量を物質量で①② 示すグラフとして最も適当な質 ものを,右の①~④のうち 物質量 00.001 ヘンリー (4) から一つ選べ。 b 溶解した窒素の量をそのとき 圧力 ① IS 圧力 ② イル の圧力における体積で示すグ ラフとして,最も適当なもの 体積 PU 比例 を,右の①~④のうちからA 一つ選べ。 [2002 本試〕 圧力 体積 圧力 体積 物質量 圧力 圧力 ③ ③ 体積 物質量 圧力 圧力 ④

（5）が分からないので教えて頂きたいです。なぜ−3度の蒸気圧を足しているのかと、上と下の圧力を足し合わせていない理由が知りたいです。よろしくお願い致します。

8 温度 57℃において,分圧 0.800 × 105 Paのアルゴンと分圧 0.170 × 10 Paの水蒸気か らなる混合気体が入っている円柱状の容器 1~4 がある。 容器1~4に対して以下に示す 操作を行うものとして (1)~(5) に答えよ。 なお, 57℃での水の蒸気圧を0.170×105 Pa, 3℃での氷の蒸気圧 (昇華圧) を 0.00530x 105 Pa とする。 また, アルゴンはすべての 容器中で常に気体として存在する。 気体はすべて理想気体であるとし、 混合気体の全圧と各成分気体の圧力の間にはドル トンの分圧の法則が成立するものとする。 水および氷の体積は無視する。また,気体ア ルゴンの水あるいは氷への溶解も無視する。 各容器に対する操作 [容器1] 容器の体積一定のまま, 容器全体を90℃に保つ。 [容器2] 容器の体積一定のまま, 容器全体を-3℃に保つ。 [容器3] 容器内の温度を57℃に保ち、 容器の体積を半分にする。 [容器4] 容器の体積一定のまま, 容器の上半分を57℃に,下半分を-3℃に保つ。 (1)容器1に対する操作を行ったときの, 容器内の全圧 (Pa) を求めよ。 (2) 容器2に対する操作を行ったときの, 容器内の全圧 (Pa) を求めよ。 (3) 容器3に対する操作を行ったときの, 容器内の全圧 (Pa) を求めよ。 (4) 容器4に対する操作を行ったときの, 容器の上半分と下半分に存在するアルゴンの 原子数の比を求めよ。 (5) 容器4に対する操作を行ったときの, 容器内の全圧 (Pa) を求めよ。 277 90

この問題の2〜5番が分かりません。解説よろしくお願いします。

(3)蒸発さ 水ILに対してそれぞれ32mL, 16mL 溶けるものとし, 空気は酸素と窒素が体積比 素と窒素について、 次の問いに答えよ。 ただし, 20℃ で 1.013×10Paの酸素と窒素は、 71 気体の溶解 20℃で1.013×10 Paの空気で飽和させた水1Lに溶けて 1:4で混合した気体であるとする。 (1) 一般的に,溶媒に溶けにくい気体の場合,一定温度で一定量の溶媒に溶ける気体の質 量は,その気体の圧力に比例する。このことを,何の法則というか。 (2) 溶けている酸素と窒素の体積(それぞれの分圧での体積) は, それぞれ何mLか (3) 溶けている酸素と窒素の物質量の比はいくらか。 (4) 溶けている酸素と窒素の質量の比はいくらか。 (5) 一般的に,水に対する気体の溶解度は,温度が高くなるとどうなるか。

この問題の(1)で、圧力の釣り合いが理解できません😭力の矢印を書いた図を用いて教えて下さると嬉しいです🙇‍♀️

図のような,滑らかに動くピストンのついた断面積Sの容器 がある.容器はピストンを含め断熱壁でできている.容器の底 から,高さαのところに止め具Aがあり,ピストンがこれ以下 に下がらないようになっている.容器内に大気圧と等しい圧力 po, 絶対温度 To の単原子分子の理想気体が入れてある (この状 態を0とする). po 水 Po, To www C |B Ab 玉泉 止め具 Aから高さんの所にあるコックの付いた穴Bから水を コックの高さまで注ぎ, コックを閉める。 次に, 組み込んであ るヒーターから気体に熱をゆっくり加え、容器の上端℃までピストンで動かす. 穴Bから容 器の上端 Cまでの高さをcとする. 水の表面が容器の上端Cに達した後は、水は容器の外に あふれ出る. ピストンの質量および厚さを無視し、重力加速度の大きさをg 水の密度をと して、次の問いに答えよ. 解答は上に与えられた記号 a, b, c, S, Po, To, p, g のみを用い て表せ. (1)ピストンが動き始めるとき (この状態を1とする)の容器内の気体の圧力 p1, 絶対温度T1 定モル比熱 cy モル比熱 を求めよ. その気体の絶対温度と ピストンが

(5)の0.72×10^5paの出し方が分からないです。それと、(5)で水が飽和蒸気圧に達しているとわかったのは何故ですか？教えて頂きたいです。よろしくお願いします。

8 温度 57℃において,分圧 X10 らなる混合気体が入っている円柱状の容器 1~4 がある。 容器 1~4に対して以下に示す 操作を行うものとして (1)~(5) に答えよ。 なお, 57℃での水の蒸気圧を0.170×105 Pa, -3℃での氷の蒸気圧 (昇華圧) を0.00530×105 Pa とする。 また, アルゴンはすべての 容器中で常に気体として存在する。 気体はすべて理想気体であるとし、 混合気体の全圧と各成分気体の圧力の間にはドル トンの分圧の法則が成立するものとする。 水および氷の体積は無視する。 また, 気体ア ルゴンの水あるいは氷への溶解も無視する。 各容器に対する操作 [容器1] 容器の体積一定のまま, 容器全体を90℃に保つ。 [容器2] 容器の体積一定のまま, 容器全体を -3℃に保つ。 [3] 容器内の温度を57℃に保ち、 容器の体積を半分にする。 [容器4] 容器の体積一定のまま, 容器の上半分を57℃に下半分を-3℃に保つ。 (1)容器1に対する操作を行ったときの, 容器内の全圧 (Pa) を求めよ。 (2)容器2に対する操作を行ったときの、 容器内の全圧 (Pa) を求めよ。 (3)容器3に対する操作を行ったときの, 容器内の全圧 (Pa) を求めよ。 (4) 容器4に対する操作を行ったときの、 容器の上半分と下半分に存在するアルゴンの 原子数の比を求めよ。 (5)容器4に対する操作を行ったときの, 容器内の全圧 (Pa) を求めよ。 277 90