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(1)で分子が1回の衝突で受ける力積が負になる理由が分かりません。後➖前で受ける力積が正で与える方が負にならないんですか？

ダーがあり,このシリンダーに単原子分子 N個か ピストン 3 図のように,断熱材で作られた直方体のシリン らなる理想気体が閉じこめられている。1分子の 質量をm (kg)とする。ある分子の速さを[pd/s] とし,この系の状態を分子運動の立場から考える。 シリンダーの断面積はL'[m]であり, ピストン はシリンダー内をなめらかに動く。気体分子は器壁と完全弾性衝突をする。ただし, 分 子の数 Nは十分大きく,ある物理量aの交個の分子についての平均値をくa》と表す ものとし,ボルツマン定数をR (J/K} とする。なお,kは1分子当たりの気体定数に等 シリンダー しい。 [1) ピストンがシリンダーの底から長さ L[m]のところで静止し, 系は熱平衡の状態に ある。ピストンに垂直な右向きにx軸をとり,分子のx方向の速度成分をv, と表す。 (1) ピストンに衝突する1個の分子を考える。1回の衝突でこの分子がピストンに与 える力積を m, v,を用いて表せ。 (2) この分子が1秒間にピストンに衝突する回数 f,もv, Lを用いて表せ。ただし, 分子どうしの衝突は無視できるものとする。 (3) この系の圧助 P{Pa) を N, m, <v?>, Vを用いて表せ。 ただし, V=L° とす R V (re る。 (4) この系の内部エネルギーU[J]を系の絶対温度T{K)および N, )k を用いて表せ。 (2) 次に,ピストンを速ざ vo[m/s)でxの正の向きにゆっくりと移動させる。 (5) ピストンに衝突する「個の分子を考える。1回の衝突によるこの分子の運動エネ ルギーの変化量はいくらか, m, v, voを用いて表せ。ただし, #oがu。に比べ十 分小さいためvo の項は無視できるものとする。 (6) このとき,系の温度の単位時間当たりの変化量 4才を(温度す, 体積Vおよび単 位時間当たりの体積変化量 AVを用いて表すと 27 vV 4T=- となることを示せ。ただし,AV=Lvとする。 また, voがかに比べ十分小さいた め,f。の変化は無視できるものとする。 /万子が1回の衝突さ受る様は 3 一 () +2mue (-mux)-(mvx): -2mlx ;ピストンに与スるカ積は 作用及用の活則まり 2mじx [Ms] 3 2 22 い。 (m Nm<r's MalA p: 3T PT: nRT 4) PIIVYU)

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