これらの問題について解説して頂きたいです。

[2] 2原子分子理想n [mol] に対して, 右のpV図の過程をくり返して状態を変化させた. 状態変化 B→C は断熱過程とし, 閉曲線A→B→C→Aを1サイクルとする(a+1)p 熱平衡状態 A の温度を T[K]とし、 気体定数を R [J/(mol K)] とする. 右図の温度帯での気体の内部エネルギーはU==nRTで与えられる. (1) 状態 B,C における温度 TB, Tc[K] をそれぞれ導出せよ. B P A 体積 C 0 V (β + 1)V (2) 1サイクルで気体が吸収する熱量 AQin [J] および 放出する熱量 AQout ] を導出し、 n,R,T で表せ。 (3) 熱効率を求めよ. (図のような熱機関は "Lenoir サイクル” と呼ばれる. )

(5)の問題についての質問です。右側の写真の回答の部分の図のところに、④から⑥までの運動は定圧変化と書いてあるとこほについてで、私はもしこの問題文にゆっくり移動させたなどと書いてあったら定圧変化だとわかるのですが、そう書いてない時でも定圧変化になるとみなせるのですか？

144 熱 pooooood 50 熱力学 滑らかに動くピストンを備えた断面積 S [m2], 全長 1m] のシリンダーがある。ピスト ンの質量は @kg], 厚さは 1L [m] である。 リンダーの底にヒーターが取り付けてあり、 定の電流を流すことによりA室の気体を加熱す ることができる。 ピストンとシリンダーは断熱 材でできている。シリンダーは鉛直に保たれて いて, A室には単原子分子の理想気体が1mol 入っている。 気体定数を RJ/mol・K〕,大気圧 を Po〔Pa〕,重力加速度をg_0m/s?] けを用い, 工以下は数値で答えよ。 M(FI) ·S[+] A 室 ヒーター L Level Point エ オ ピ と ジュー (N2)) カ LEC 図 1 アビ とする。ア〜ウには以上の文字だ であった。 気体の温度はT=ア ヒーターにも[s]間電流を流したところ、ピストンは1/21L[m] 上 昇した。 ヒーターが発生したジュール熱は Q=イ [J]である。 また、この間に気体がした仕事は ウ [J]である。 最初、シリンダーの底からピストンの下面までの高さは1/2/2L[m] [K] である。 イ I シリンダーの上下を逆転し、気体の温度を To〔K] にしたところ, 図2のように,ピスト 2 ンの上面はシリンダーの上底から / L[m] の 位置で静止した。 ピストンの質量はM= A& PoS 〔kg〕 であることがわかる。 3 A室 4Xの状態でヒーターに 1/2 t〔s] 間電流を流 ウ 23 した。 ピストンの上面はシリンダーの上底か らし オ・L〔m〕の所に静止した。 ピストン (5) さらに、ヒーター 2/23h [s]間電流を流し 図2 体の温度はT=カ To 〔K] となった。 た。 その途中でピストンはシリンダーの下底に達し、最終的には気 (立教大) H

単原子分子気体なのになぜこの答えなのですか？2/3 Rを使わないのですか？

【物理 必答問題】 3 次の文章を読み,後の各問いに答えよ。 (配点 20 ) 図1のように,大気中で水平な床に固定された上面が水平な台があり、上面に断面積 のシリンダーが固定されている。 シリンダー内にはなめらかに動くことができるピストンに よって単原子分子理想気体が封入されている。 シリンダーとピストンはともに断熱材で できている。 シリンダー内にはヒーターが取り付けられていて、 気体Gを加熱することが できる。 ピストンには伸び縮みしない軽い糸の一端が水平につながれ, 糸は台の端に設置さ れた軽くてなめらかな滑車にかけられて, その他端に質量mのおもりがつり下げられてい る。はじめ、シリンダーの底面からピストンまでの距離と、床からおもりまでの高さはとも にしであり、気体Gの圧力はか絶対温度はTであった。このときの気体Gの状態を状態 1とする。大気圧をが、気体定数を R, 重力加速度の大きさを」とする。ヒーターの熱容量 や体積,シリンダーやピストンの厚さ、およびおもりの大きさは無視できるものとする。 シリンダー ZART 8 糸 G 滑車 ピストン 台 ヒーター I m 3 R T s おもり I my PinRT RT 下 対 床 図 1 2PSP 問1 気体Gの物質量を,か,S,L, R, T を用いて表せ。 3RT 問2 を, po, S, m, g を用いて表せ。 →mg POS Pi = Po - my PiS+mg=Pos P18=P08- - 9

（2）どうして初速度が6.0なんですか？V=6.0かと思いました、

リードC 第5章 仕事と力学的エネルギー 53 62. 仕事と運動エネルギー質量 5.0kgの物体に水平方向の力 FN を加えて,力の向きに直線運動を行わせた。 物体の移動距離x [m] と力 の大きさ F[N] との関係は,図のグラフで表される。 x=0m における 物体の速さは 6.0m/sであった。で (1) x=0mから x=7.0m までの間に,力が物体にした仕事 W,[J] を 求めよ。 (2)x=7.0m における物体の速さ [m/s] を求めよ。 10 5 0 7.0 25 〔m〕 (3) x=7.0m から x=25mまでの間に,力が物体にした仕事 W2 [J] を求めよ。 (4)x=25mにおける物体の速さ v2 [m/s] を求めよ。

最後の（ト）の問題がわかりません 教えてください！🙇‍♂️

問題 . 以下の設問の解答のみを所定の解答欄に記入せよ。 (A) 図1のように,水平な床上に振動数の音を発する音源1と音源2が置かれ ている。 床に沿って水平右向きに軸をとる。 音源は静止しており,音源2 はx軸正の方向に速さんで動いている。一方, 音源1と音源2の間にいる軸 上の観測者は、軸正の方向に速さで動いている。 音速をV とし,風はなく, V6 > a であるとする。 音源1 図 1 音源2 M →C 芝浦工業大 問題 1 されており、ヒーターの体積と熱容量は無視できる。 また、シリンダー内の熱が ヒーターを通して外部に漏れることはない。 気体定数をRとする。 ヒーター AB L 図2 M 冷却器 (イ)観測者が観測した音源2からの音の振動数を求めよ。 (ロ)観測者は動き続けたまま, 音源2は点Aに到達すると停止し,十分に時間が 経過した。 その後観測者が点Aに到達するまでの間に観測する単位時間あたり のうなりの回数を求めよ。 なお、 観測者と点Aの距離は十分に長く、観測中に 観測者が点Aに到達することはないものとする。 にあるとき、以下の (B) 図2のように、断面積 S, 全長 L のシリンダーの片側の壁にヒーターが取り 付けられており,他方の壁の中央には冷却器が壁と隙間を開けることなく取り付 けられ、壁となめらかに接続されている。 そして、シリンダーの中には両端の壁 の間をなめらかに動く質量 M, 厚さ 1/3のピストンがシリンダーと隙間を開け ることなく取り付けられており,シリンダー内部はピストンによって2つの空間 に分かれている。2つの空間それぞれに物質量1molの単原子分子の理想気体を 密封し,ピストンのA側をヒーターのある壁からの位置で静止させたとこ ろ,2つの空間の気体の圧力と温度は同一であった。このときの温度をTとす る。ヒーターに電流を流したところ、ピストンはゆっくりとなめらかに動き出し た。ピストンB側の空間の気体は冷却器によって温度がTに保たれている。そ して、ヒーターによる加熱をやめたところピストンは停止し, ヒーターのある壁 からピストンのA側までの距離はLであった。ピストンとシリンダーは断熱 (ハ) ヒーターに電流を流す前と, 加熱をやめてピストンが停止した後で, ピスト ンのA側の空間の気体の内部エネルギーの増加を求めよ。 (二)ヒーターから気体に与えられた熱量をQとしたとき,ピストンが動き始め てから止まるまでに冷却器が気体から奪った熱量を求めよ。 J 大 次に、冷却器を外してストッパーを設置し, シリンダーからピストンが抜けな いようにした。 そしてゆっくりとシリンダーの向きを変え、図3のようにシリン ダーの中心軸を鉛直線と平行にする。 ピストンはゆっくりとなめらかに動き, ピ ストンのA側はシリンダーの上底からLの位置で静止した。このときのピス トンのA側の気体の温度は T。 であった。 この状態を状態I とする。 T

解説の意味がよく分かりません。 そういう式になっているのか解説お願いします🙏

質量mの気体分子N個が体積Vの容器内にあって,気体の圧力がかであ るとき,気体分子の速さの2乗の平均を とすると,p= Nmv2 3V が成りたつ。 x (1) 気体分子の質量m (kg 単位) を,分子量 Mo, アボガドロ定数 NAで表せ。 x (2) 状態方程式を用いて,二乗平均速度vをMo, 温度 T, 気体定数 R で表せ。 x(3) 分子量2の水素と分子量32の酸素の混合気体がある。 その温度が一様であると すると,水素分子の二乗平均速度は酸素分子の二乗平均速度の何倍であるか。 指針 (1) 分子量 M。 は,1mol 当たりの分子の質量 (g単位)を表す。 解答 (1) 1mol (NA 個) の気体分子の質量は Mo×10-=mNA (単位はkg) Mox10-3 よって m= NA (2) 気体の物質量をn [mol] とする。 状態方程式「DV=nRT」 を用いて 問題文の式を変形すると Nmv2 pV= =nRT 3 よってアニ 3nRT Nm v²=- (1)の式と, N = nNAの関係式を代入して 3nRT. NA 3RT = nNA Mo×10-3 Mox 10-3 3RT よって Mo×10-3 1 (3)Tが一定のときは 「Mo √√Mo に比例する。 2 1 水素は酸素に対してMが = 倍で 32 16 1 あるからは =4倍 √1/16

【物理超基本問題です】 （３）を③の公式を使わずに解く方法を教えてほしいです‼️ 使う公式は①、②のみ

辺の比より 基本例題 4 等加速度直線運動 13,14 解説動画 東西に通じる直線道路を東向きに8.0m/sの速さで進んでいた自動車が, 点を通過した瞬間から東向きに 2.0m/s2の一定の 8.0m/s 加速度で 3.0 秒間加速し、 その後一定の速度で進んだ。 (1) 加速し始めてから3.0秒後の自動車の速度はどの向きに何m/s か。 (2) 加速し始めてから3.0秒間に自動車が進んだ距離は何mか。 (3) (1)の速度で進んでいた自動車はある瞬間から一定の加速度で減速し 20m進ん だときに東向きに6.0m/sの速さになった。 加速度はどの向きに何m/s2 か。 指針v=vo+at 1, x = vot+1+1/+at² at²..... v2-vo2 =2ax... ③ X t が関係する (与えられている, または求める)場合は ① 式か②式, そうでない場合は③ 式 を使う。 ① 式と②式はひとxのいずれが関係するかで判断する。 解答 東向きを正の向きとする。 (1) 速度を [m/s] とすると, ①式より v = 8.0+2.0×3.0=14.0m/s よって、 東向きに 14.0m/s (2) x [m] 進んだとすると, ②式より x=8.0×3.0 + 1/12 ×2.0×3.02=33m +1/2×2 (3) 加速度をα [m/s2] とすると,③式より 6.02-14.02=2g×20 36-196=40a よって a=-4.0m/s2 したがって、 西向きに 4.0m/s?

(1)は問題文だと圧力を保っているので定圧のはずですが、なぜ定積モル比熱を使っているのでしょうか？また、熱力学第1法則が使えないのは何故ですか？第1法則が使える条件を教えてください。

3 [定圧変化] JOHTO 定積モル比熱 Cy〔J/ (mol・K)] 定圧モル比熱 C, [J/ (mol・K)] の理想気体n [mol] がある。 最初、理想気体は圧力 Po〔Pa], 体積 Vo [m], 温度 To [K]であった。 この理想気体に, 圧力をP に保ちながら熱をゆっくりと加えていったところ、体積がV[m], 温度がT [K]になった。気体定数を R[J/ (mol・K)〕として,以下の問いに答えよ。 X 気体の内部エネルギーの増加量を, Cun, To Tを用いて上 定圧(?)定積じゃない 定積じゃない人 (2) 気体に加えられた熱量を,Cp, n, To, T を用いて表せ。 Ⅰ れたと (3) 気体のした仕事を,n, To, T, R を用いて表せ。 2内部エネル ツンソダ 2010) (4) Cy と C, の間に成り立つ関係式を求めよ。 ヒント (4) 熱力学第1法則に(1)~(3)の結果を用いればよい。 内

（6）についてです。 模範解答は全ての熱機関に当てはまるのではないでしょうか？

[A] 理想気体では物質量が同じであれば, 内部エネルギーは温度 で決まる量であり,圧力や体積が異なっていても温度の等しい状 態の内部エネルギーは同一である。このことから,1molの理想 気体に対する か-V 図(図1)に示す状態a(温度T〔K])から状態 b (温度T [K])への内部エネルギーの変化 4Uab 〔J] は,積モ ル比熱 Cv 〔J/(mol・K)〕 を用いて 4Uab=Cr(T'-T) と表すことができる。 T' ・① 図 1 T' 等温線 (1) 図1に示す状態 a, b とは別の状態c (状態aと同じ体積をもち,状態bと同じ温度で ある状態)を考えることで ① 式を導け。 〔B〕 理想気体1molの状態を図2のようにA→B→C→Aと変化 p↑ させる。 それぞれの状態変化の過程では, ATA p1 A B 外部との間で熱の出入りがないものとする B→C: 圧力を一定に保つ C→A: 体積を一定に保つ Þ2 To To B C V₁ 図2 ように変化させる。 状態 A, B, C の圧力, 体積, 温度をそれぞれ 0 (pi (Pa), Vi(m³), TA(K)), (þ₂ (Pa), V₂ (m³), TË[K]), V2 V (p2〔Pa〕, Vi〔m²〕, Tc [K]) とする。 また, 定積モル比熱をCy [J/(mol・K)〕, 定圧モル比熱 をC [J/(mol・K)], 比熱比をv= Cp 気体定数を RJ/(mol・K)] で表す。 Cv (2) 過程A→Bで気体が外部からされる仕事 WAB [J] を ①式を用いて求め,その答えを Cv, Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 (3)過程B→Cで気体が得る熱量 QBc 〔J〕 と, 過程C→Aで気体が得る熱量 Qca 〔J] を, Cv, Cp, Ta, TB, Tcの中から適するものを用いて表せ。 (4) 過程B→C→Aで,気体が外部からされる仕事 WBcA [J] を求めよ。 これと前問の答え とをあわせて考えると,定積モル比熱 Cv, 定圧モル比熱 Cp, 気体定数Rとの間の関係 式を見出すことができる。その関係式を導出せよ。 仕事 WBca は, Cv, R, Ta, TB, To の中から適するものを用いて表せ。 (5) 図2に示すサイクルの熱効率e を,Y, DV2 を用いて表せ。 D2' V1 (6) 図2のサイクルを逆向きに,すなわちA→C→B→Aの順に変化させると,どのような はたらきをする機関となるか。 これが熱力学第二法則に反しないための条件を含めて 100字以内で述べよ。 [22 岐阜大 〕

混合の前後で気体の物質量の総和は変わらないから、nA+nB＝nA’+nB’となると思うんですけど、単原子分子理想気体の内部エネルギーの公式に当てはめてみたら、こうなりませんでした。何がいけないんでしょうか？お願いします😿

GT A(44) w< A COOKEVDY Cyd AN P D 2/v NA+nB= hB= APM = NA & R 3PV RT 2V 2T P B(MB) &000 + A 901 大 P > A GE ・ホ 2P fri 121 脂肪・ P2x +V=NA&RXT + 大 P2V 大 大 NBXRLT P2V RT B(B) 豆 MEYI S COBALRIL