1〜8までの解説をお願いしたいです。

問。 次の(1)~(8)を埋めよ。 1辺の長さがLの立方体容器に, 1分子の質量mの単原子分子がモル入っている。 今、図のA 壁に速度の成分がの1つの分子が完全弾性衝突をしたとすると, A 壁 は = (1)の大きさの力を受ける。この分子は1秒間にA壁とは合計 (2) 回衡 突するから, A 壁がこの1つの分子から平均として受ける力は, (3)となる。 ここで全分子にわたるの平均をとし、アボガドロ数をNとすると, A 壁が全分 子から受ける力の総和Fは(4)である。 一方,分子は x,y, 方向にランダムに運動しているので、分子の速さの2乗 (v^-)の全分 子にわたる平均値を とすると,はを用いて=(5) と書ける。よって、 気体の圧力は気体の体積V3を用いて、P= (6)と書ける。 Q..... ここで、状態方程式 PY=nRT より,分子1個のもつ平均の運動エネルギーは、 ボルツマン定数k=mを用いて と書ける。よって、この気体分子全体のもつ運動エネルギーの総和は、R.n, (7) NA Tを用いて, U= (8) と書ける。 このUを内部エネルギーという。

(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。

この赤の波線の式がわかりません。 なぜ×10の-3乗になるのですか？

③気体分子の2乗平均速度 気体分子の平均の速さのめやす。 3R v= T= -T mNA √ M 3R M〔kg/mol]モル質量 1 分子量 xの気体では M=x×10-3kg/mol

3の問題の解説で125mで考えてる理由が分かりません。どなたか教えてください！

70 基 波源 AとB,観測器Mが,ある 媒質中のx軸上に置かれている。 AとB は 250m離れており,それぞれ振幅 3.0 A M 250m B m, 波長16mの波を, 互いに向かって送り出している。 Mはx軸上 を波源AとBの間で自由に動くことができ, その位置での波の振幅を 観測する。 AとBは同位相とし, 波の減衰は無視する。 (1)Mを静止させ, Aからの波だけを観測したところ, 連続する2つ の山の時間間隔は 4.0s であった。 波の速さは何m/s か。 (2)Mを正の向きに速さ2.0m/sで動かしながらAからの波を観測し

（1）〜（6）まで分かったのですが（7）が分かりません 教えて頂きたいです

次の文の に入れるべき式を記せ。 図のように、なめらかに動くピストンをもつ断面積 Sの2つの円筒形の容器Aと容器Bが, 大気中で鉛 直に固定されている。2つのピストンは,質量の無視 できる細い棒で連結されている。各ピストンの質量は Mであり, AとBの中にはそれぞれ1モルの単原子 分子の理想気体が入っている。 容器とピストンは断熱 材でできている。 また, Aには加熱用のヒーターが取 り付けられている。 気体定数を属, 重力加速度の大き さをgとする はじめに, AとB内の気体の温度はともに T。 であ A内の気体の体積が V の状態でピストンが静止 している。このとき, AとB内の気体の圧力がそれ ぞれ PA と PBであった。 PA と PBの差 4P (=PA-PB) を M, S, g で表すと (1) となりま た,B内の気体の体積VB を PA, AP, Vo で表すと (2) となる。 ピストン 棒 ヒーター 円筒容器 B 円筒容器 A 次に,ヒーターによりA内の気体を加熱したところ,ピストンがゆっくりとんだけ上昇し, A内の気体の温度は T」に, B内の気体の温度は T2 になった。 この過程でA内の気体がした 仕事を WA, B内の気体になされた仕事を W とする。 A内の気体の内部エネルギーの変化を R, To, T で表すと (3) WB を R, T2, To で表すと (4), WA を WB,M,g, hで表 すと (6) (5),また,A内の気体に与えられた熱量をh, R, To, Ti, Ta, M, g で表すと となる。 なる。 以上では T2 を既知量としてきたが, T2 を T1, Vo, 4P, VB, S, h, R で表すと (7) と

名問の森の質問です。 下の問題の(1)と(2)のcが全開の場合と、(3)のcがごくわずかに空いている場合の違いはなんですか？

164 熱 57 熱力学 図1のように、両側にピストン D, Eがついている円筒を, 熱をよ く通す壁Sで2つの部分A, B に 分ける。 円筒とピストンは断熱材 でできている。 Sには弁Cがつい ている。ピストンEをSに押しつ けてCを閉じ, Aの体積Vの部 分に絶対温度 Tの単原子分子の 理想気体n モルを入れておく。 以 下のどの間においても,この状態 から始めるものとする。 気体の比 熱比を 気体定数をRとする。 (1) Dを固定して, Bの体積がV になるまでEを引いて固定して ASB V, T D 図 1 A B V V 図2 A V-AV B 図3 E から,Cを全開にする。 平衡状態(図2)の気体の温度はいくらか。 (2)Dを固定し,Cを全開にしてから,Bの体積がVになるまでEを ゆっくり動かす。 終りの状態(図2)の気体の圧力と温度を求めよ。 (3)Bの体積が V になるまでE を引いて固定する。 Cをごくわずか に開けると同時に, Aの圧力が初めの圧力と等しい値に保たれるよ うにDを押してゆく。 その結果, Aの体積がV-AV になったとこ ろでBの圧力がAの圧力と等しくなった(図3)。この間に気体に なされた仕事を⊿Vを用いて表せ。 また, 終りの状態の気体の温度 (早稲田大) と⊿Vを求め, それぞれTVで表せ。

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

気体の状態変化のところなんですけど、どの公式をどうやって使えばいいかわかりません。答えがもらえなかったのでどうやって解けばいいか教えてほしいです。途中式なども教えていただけると助かります。

3 圧力 po [Pa], 温度 To [K] で [mol] の理想気体がある。 この気体の定圧モル比熱を Cp [J/(mol・K)], 気体定数を R [J/(mol・K)] とする。 (1) この気体の体積を一定に保って, 温度を To [K] から T [K] まで上げたとき,内部 エネルギーの増加 4Uは何Jか。 (2) 初めの状態 (po [Pa], To [K]) から, 圧力を一定に保って, 温度を To [K] から T [K] ま で上げた。 このとき, 気体が外部にした仕事 W'は何か。 (3) (2) 状態変化に要した熱量Qは何Jか。

高校物理の問題です。 本当にわからないです教えてください！！

必解 127 内部エネルギーの保存 右図のような断面積 S〔m'], 長さ 2L〔m〕のシリンダーの中にモル質量 M[kg/mol]の単原 子分子の理想気体が入っていて、なめらかに動く薄いしきり W で A,B に分けられている。シリンダーの外壁は熱を伝 えない物質でできている。初め,A,Bの気体の絶対温度は それぞれ T^[K], [K] (TT) であり,Wは中央で止 まっていた。 気体定数を R[J/(mol･K)] とする。 (1) Aに質量m[kg]の気体が入っているとして、Bの気体の質量を TA, TB.m』を 用いて表せ。 A W A B L ---- (2) Wが熱を伝える物質でできているとすると, 十分に時間がたった後, A,Bの気体 の温度が等しくなる。 このとき, Wがシリンダー中央から移動した距離を TA, TB, Lを用いて表せ。 また、等しくなった温度を TT を用いて表せ。 OD J 8+A (3) 必角

高校物理の問題です。 本当にわからないです教えてください！！

129 断熱変化 気体定数を R〔J/(mol・K)〕とすると、単原子分子の理想気体の定積モ ル比熱は①であり, 定圧モル比熱は定積モル比熱に② を加えた値である。理想 気体の断熱変化では,体積V[m²] を変えると, それに応じて圧力が〔Pa〕は, p=一定(y=(定圧モル比熱)÷ (定積モル比熱))が常に成り立つように変化する。 こ のことを考えに入れると,ある体積の単原子分子の理想気体をゆっくりと ③ 倍に断 1 熱膨張させたとき, 絶対温度は元の二倍に,圧力は元の④倍になり, 分子1個の平 4 均の運動エネルギーは元の⑤倍になる。