

物理の熱力学の第一法則の問題です。
なめらかに動く軽いピストンがついたシリンダー内に気体が閉じ込められている。
(1) 気体に500Jの熱を加えると、ピストンは移動し、気体の内部エネルギーは300J増加した。気体がピストンにした仕事を求めよ。
(2) ピストンを固定して、気体に500Jの熱を加えた。内部エネルギーの増加量を求めよ。
(3) 熱の出入りが無いようにして、ピストンをゆっくりと押し込んだところ、気体の内部エネルギーが200J増加した。気体がピストンにされた仕事を求めよ。
(4) ピストンをゆっくりと押して、気体に300Jの仕事をしたところ、内部エネルギーが200J増加した。気体が外部に放出した熱量を求めよ。
(5) 気体に500Jの熱を加え、ピストンをゆっくりと引くと、気体の温度は変化しなかった。気体がピストンにした仕事を求めよ。
この問題の(3)(4)(5)が分かりません。
解説よろしくお願い致します。
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
(1) 気体がピストンにした仕事を求めるには、内部エネルギーの増加量を考慮します。
問題文から内部エネルギーが300J増加したことが分かっています。内部エネルギーの増加量は、外部からの熱の仕事と気体が行った仕事の合計に等しいため、気体がピストンにした仕事は300Jです。(2) ピストンを固定しているので、気体の体積変化は起こりません。そのため、気体が行った仕事はゼロです。内部エネルギーの増加量は外部からの熱と一致し、内部エネルギーの増加量は500Jです。
(3) 熱の出入りが無い場合、内部エネルギーの変化は気体がした仕事に等しいです。問題文から気体の内部エネルギーが200J増加したことが分かっていますので、気体がピストンにした仕事は200Jです。
(4) ピストンをゆっくりと押して気体に仕事をする場合、気体の内部エネルギーの変化量は気体が行った仕事に等しいです。内部エネルギーが200J増加したため、気体が行った仕事は200Jです。
(5) 気体の温度が変化しなかったということは、内部エネルギーの変化がゼロであることを意味します。したがって、外部から気体に供給された熱が気体がピストンにした仕事に等しいと考えられます。したがって、気体がピストンにした仕事は500Jです。
以上が問題の解説となります。もしご不明な点があれば、お気軽にお知らせください。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 物理の問題が分かりません。 解説よろしくお願い致します。 ピストンのついた容器に一定量の気体を入れ、 2 2023/06/20 19:46
- 物理学 高2物理についてです。 温度を保ちながら体積を3V0からV0に圧力を1/3p0からP0に変えた(気体 2 2023/08/28 19:49
- 物理学 20(℃)の理想気体1(mol)を熱して120(℃)にした。温度の上昇による内部エネルギーの増加量を 2 2022/12/14 14:08
- 物理学 参考書に圧力-体積仕事の公式として W=-P外部×ΔVが紹介されていました。 そして、この公式を使っ 2 2023/01/25 21:25
- 物理学 20(℃)の理想気体1(mol)を熱して120(℃)にした。温度の上昇による内部エネルギーの増加量を 4 2023/01/10 13:19
- 物理学 温度と体積について。 2 2022/10/25 09:54
- 化学 温度変化に伴う圧力と体積の変化について 2 2022/07/25 17:21
- 物理学 半径a,bの同心球の間に誘電率ε, 電気伝導率σの物質をつめ, 内球に電荷Qを与えるとき, 物質内に 3 2023/03/23 11:00
- 物理学 物理基礎で、力学的エネルギーと動摩擦力のことを習ったのですが、 あらい斜面の下から物体を滑り上がらせ 2 2022/09/11 10:12
- 高校 この真空膨張の問題で なぜピストンにした仕事が重力だけなんでしょうか? 気体も仕事をしているので他に 5 2022/07/10 00:37
このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています
おすすめ情報
- ・漫画をレンタルでお得に読める!
- ・一番好きなみそ汁の具材は?
- ・泣きながら食べたご飯の思い出
- ・「これはヤバかったな」という遅刻エピソード
- ・初めて自分の家と他人の家が違う、と意識した時
- ・いちばん失敗した人決定戦
- ・思い出すきっかけは 音楽?におい?景色?
- ・あなたなりのストレス発散方法を教えてください!
- ・もし10億円当たったら何に使いますか?
- ・何回やってもうまくいかないことは?
- ・今年はじめたいことは?
- ・あなたの人生で一番ピンチに陥った瞬間は?
- ・初めて見た映画を教えてください!
- ・今の日本に期待することはなんですか?
- ・集中するためにやっていること
- ・テレビやラジオに出たことがある人、いますか?
- ・【お題】斜め上を行くスキー場にありがちなこと
- ・人生でいちばんスベッた瞬間
- ・コーピングについて教えてください
- ・あなたの「プチ贅沢」はなんですか?
- ・コンビニでおにぎりを買うときのスタメンはどの具?
- ・おすすめの美術館・博物館、教えてください!
- ・【お題】大変な警告
- ・洋服何着持ってますか?
- ・みんなの【マイ・ベスト積読2024】を教えてください。
- ・「これいらなくない?」という慣習、教えてください
- ・今から楽しみな予定はありますか?
- ・AIツールの活用方法を教えて
- ・最強の防寒、あったか術を教えてください!
- ・歳とったな〜〜と思ったことは?
- ・モテ期を経験した方いらっしゃいますか?
- ・好きな人を振り向かせるためにしたこと
- ・スマホに会話を聞かれているな!?と思ったことありますか?
- ・それもChatGPT!?と驚いた使用方法を教えてください
- ・見学に行くとしたら【天国】と【地獄】どっち?
- ・これまでで一番「情けなかったとき」はいつですか?
- ・この人頭いいなと思ったエピソード
- ・あなたの「必」の書き順を教えてください
- ・14歳の自分に衝撃の事実を告げてください
- ・人生最悪の忘れ物
- ・あなたの習慣について教えてください!!
このQ&Aを見た人がよく見るQ&A
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
気体原子が個体に衝突する頻度
-
等温変化で期待が膨張すると熱...
-
空気の漏れ量の計算式を教えて...
-
窒素の膨張率
-
誘電率がテンソルになる理由
-
熱力学の定圧変化
-
「分子間の力による位置エネルギ...
-
(高校物理)断熱変化について...
-
なぜ高温と低温の気体は混ざり...
-
気体分子の力積の平均について...
-
濃度と圧力の関係(PV=nRT)
-
水分子1つは、個体、液体、気体?
-
水より低い屈折率
-
「気体の状態変化」でわからな...
-
物理の理想気体の状態方程式の証明
-
ベルヌーイとボイル=シャルル...
-
ポリトロープ変化とは??
-
写真の問題についてですが、真...
-
一molの気体の体積はなぜすべて...
-
高校物理「力のつり合いと気体...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報