モル比熱の問題について
- 大学1年の質問者は高校で物理を履修しておらず、モル比熱の問題について分からない点がある。
- 質問者は、n_a mol の物質 A と n_b mol の物質 B のモル比熱を持つ物質を接触させて、温度が等しくなったときの温度を求める方法について教えてほしいと思っている。
- また、Q=nCT＋Q_0 の関係式についても、どのように使えばいいのか分からない。また、その関係式に現れる Q_0 の意味や由来についても質問している。
- ベストアンサー
モル比熱の問題
高校で物理を履修していない大学1年です。演習問題で分からないものがあります。 n_a mol の物質 A（比熱C_a，温度T_a）と n_b mol の物質 B（比熱C_b，温度T_b）を接触させた。十分時間が経って，物質 A,B の温度が等しくなったとき，その温度を求めよ。（熱は物質 A と B の間にやりとりされるだけで, それ以外の外部には逃げないとする。また物質 A,B の体積も変化しないとする） Q=nCT＋Q_0，（Q_0 は定数）の関係式が成り立つことを示せ。 この二つの問題の解き方を教えてください。 dQ＝nCdTを使うのだろうとは思うのですが，どう使えばいいのか分かりません。 二問目は積分するのかな？ と思ったのですがQ_0はどこから出てきたのかわからず…… よろしければ回答お願いいたします。
- edtg5lt
- お礼率96% (53/55)
- 物理学
- 回答数1
- ありがとう数7
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
等しくなった温度をTとすれば n_a * C_a * (T - T_a) = n_b * C_b * (T_b - T) が成り立つだろう。 また Q=nCT＋Q_0 は dQ＝nCdT を積分するだけです。高校で不定積分って習ったでしょ。Q_0は∫f(x)dx=F(x)+Cと言うときのCですよ。
関連するQ&A
- モル比熱について
モル比熱は、物質nに熱Qを与え、温度が⊿T上昇すると、c=Q/n⊿Tとなります。 定積モル比熱は仕事w=0なので、Q=U+wから、内部エネルギーの⊿Uだけになるので、cv=⊿U/n⊿Tとなるのはわかります。 しかし、定圧モル比熱の場合は、Q=U+wのw項はその物体の温度を1度上げるのにまったく寄与していません。なぜ、cp=Q/n⊿Tとなるのでしょうか。例えば、Uとwが50パーセントずつの系で温度が2度上がったとします。1/2Q相当で2度上がっている訳ですから、もしもwが内部エネルギーになれば4度あがることになりませんか。同じ物質に対して、U対wが10:90の系と80:20の系があるとすると、cpが違ってくると思えます。それとも、モル比熱の測定器は世界に１つしかないのでしょうか。例えば、金属枠の成分とか純度とか、規定されているのでしょうか。素朴な質問ですが、よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 定積モル比熱の使い方が分かりません．
定積モル比熱の使い方が分かりません． 「1気圧，体積5L，温度300Kの空気を2000Jの仕事を加えて急激に圧縮した．温度は何度上昇するか？ただし，空気は理想気体とみなし，定積モル比熱を21J/(mol*K)とする．」 という問題が分かりません． まず理想気体の状態方程式より，物質量は0.203mol． 答えには470℃とあります． これは21*0.203*ΔT=2000より求まるΔTと一致します． ですが，圧縮したのに定積モル比熱が使えるのですか？ どうすれば答えが出ますか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 比熱について教えてください。
比熱について教えてください。 来週、放課後の生徒が自分たちでするゼミがあり、比熱が僕の担当になっています。 まだ高1で、物理をやっているので、化学のことが分からず、昨日からずっと考えていますが、次の文の意味がよくわかりません。 物質1gの温度を1Kあげるのに必要な熱量を比熱[単位記号 J/[g K] ]といい、その値は物質によって異なる。 比熱c[J/[gK]]、質量m[g]の物質の温度がT[K]上昇したとき、その物質が吸収した熱量Q[J]は次の式で表わされる。 Q=mcT そこで、比熱の概念、単位記号J/[gK],Q=mcTはどうやったら出てきたのかを教えてください。
- ベストアンサー
- 化学
- モル比熱にて⊿a=⊿b⇔a=bが成り立つ？
定積モル比熱、定圧モル比熱についてです。 画像のように、 ⊿U＝ｎ・C［ｖ］⊿T⇔U＝ｎ・C［ｖ］・T は必要十分条件（同値）ですか？それとも別々の全く関係ない式ですか？ 一般的に ⊿a=⊿b⇔a=b とはなりませんよね？
- 締切済み
- 物理学
- 物理の問題（比熱？）
教科書を読んでもよくわからなくて問題に困っています。助けてください。＞＜ １）2種類の物質に一定熱量を与えて加熱する場合、これらの物質の比熱の大小と温度変化の大小との関係を説明しなさい。という問題と ２）25℃から100℃まで温度が上昇する間に、100ｇのアルミニウムが吸収する熱量を計算しなさい。また、25℃から100℃の平均熱量を求めなさい。次の式を使って Cp(al(アルミ))=765+0.460T[J・kg^-1・K^-1] と ΔQ＝∫(上:T2 下:T1)δQ＝∫(上:T2 下:T1)MCpdT です。 記号の意味 T＝温度 δQ＝吸収される熱量 M＝質量 ｄT＝高めた温度？ できればかなりわかりやすく回答してもらえるとありがたいです。 どうかお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 比熱の差の要因は何ですか？
・まずmol比熱というのは一定の個数の分子当りの比熱ということですか？一定数個の分子1mol分で16グラムとかそういう認識で大丈夫でしょうか。比熱が1というのは1グラムの水に1calということだと思いますが、一般的にmol/グラム/カロリー/ジュール何を組み合わせればいいですか。 ・加熱する熱エネルギーは純粋に物質の温度になるわけではないのが比熱のポイントと聞いたのですが、物質の温度にかかるエネルギーと、分子間の結合にかかるエネルギーという認識で大丈夫でしょうか。 分子間に溜められるエネルギーはどんなものでしょうか。熱で無いならその形態とはどういうものでしょうか。 ・液体や気体など状態でmol比熱は変化すると聞いたのですが、結合力とどういう関わりがあるのでしょうか。 エネルギーが温度以外にも変換するという物質の状態別で式はありますか。 ・結合力や結合間に溜められるエネルギーとはつまりなどういうことなのですか。 その差が生じる理由はなんですか。 その結合と熱膨張はどう関係しますか。 ・水の比熱が他の様々な物質と比べて高いという特徴的理由を教えてください。 ・分子の形（串団子状やテトラポット形のような）は比熱とどう関係しますか。 ・電子の個数や励起やイオン化等と比熱は関係ありますか。 ・１つの分子だけ存在しそこに熱を加えた場合の比熱という考えはナンセンスですか。 ・比熱の差の要因は何ですか。 断片的すぎて都合上箇条書きにしてしまいました。長々とお手数おかけします。文系で化学の知識は余り無いのですがどうかお手柔らかにお願いしますm(_ _)
- ベストアンサー
- 物理学
- N粒子の2準位系の比熱
N粒子の2準位系の比熱 下記問題の解答に間違いがあるとのご指摘を受けました。 最後の比熱の式が間違っているのではないかということです。 （http://okwave.jp/qa/q6074091.htmlより） どこか間違っているでしょうか。 ご回答いただけたら幸いです。 -- N個の独立した粒子からなる系がある。 各粒子は2つの内部状態A,Bのいずれかをとりうる。 ここで状態Aは基底状態でそのエネルギーは0であり、 状態Bのエネルギーはεである(ε>0）。 粒子はそれぞれの位置に固定されており、 その並進運動を考える必要は無い。 この系に関する以下の問いに答えよ。 まず、この系が温度Tの熱浴と熱平衡状態にあるとする。 問1 状態A,Bを取る粒子の数をそれぞれ求めよ。 →カノニカル分布なので、（1）、（2）の分布関数を持つ。 それぞれの粒子数をn_A,n_Bとすると、（3）（4）である。 問2 この系のエネルギーU(T)を求めよ。 →エネルギーと粒子数をかけると（5）のようになる 問3 この系の比熱を求めよ。 →エネルギーをT微分したものをまとめる
- ベストアンサー
- 物理学
- 比熱の実験
Al Cu Fe の三つの比熱を求める実験をしました。 これらを熱湯にいれて熱平衡にし、水にいれてその温度の変化を１０秒ごとに計りました。 最高温度をt2とし、熱湯の初期温度をt0,水の初期温度をt1,水の質量をM、容器等の質量をm0,容器等の比熱をc0としたとき c(比熱)=(M+m0c0)(t2-t1)/m(t0-t2) で比熱を出すという実験をしました。 報告事項 1なぜ高温金属を入れた後の水温変化を測定し最高温度をｔ２としたのか説明せよ。 2比熱の測定値は教科書の値（正しい比熱の値とかんがえてください）と必ずしも一致しないが、その原因と考えられる理由をあげよ。 この報告事項が分からずにいます。 1 は最高温度をより正確に測るため 2の理由は全くわかりません。 どなたかアドバイス・回答をください。 よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 大学の熱力学の問題です。
（１）定積比熱がC(T) = A + BT で与えられる物質がある(A;B > 0)。これを２つ用意 し、それぞれ温度T1; T2（ただしT1 > T2) にした後で２つを断熱材で覆って体積一 定のまま放置した。十分時間がたったあとの２つの温度を求めよ。 （２）定積比熱が広い温度範囲でC(T) = A/T で与えられる物質がある。これを２つ用意し て（１）と同じ実験を行なったとき到達する温度を求めよ。 （３）単原子分子NA 個よりなる理想気体A と２原子分子NB 個よりよりなる理想気体B がひとつのシリンダー（体積V) に密閉されている。シリンダーは熱を通すピストン で２つに仕切られている。 はじめ気体A は温度T1, 気体B は温度T2 で（ただし T1 > T2) ピストンは固定されていた。シリンダー全体を断熱材で覆ってピストンの 固定をはずし十分時間がたった後の理想気体A の内部エネルギーを求めよ。ただし 単原子（２原子）分子理想気体の比熱は一分子あたり3/2kB( 5/2kB) であることを利用 せよ。
- ベストアンサー
- 物理学
- エントロピーの問題についての質問です。
エントロピーの問題についての質問です。 比熱の温度依存性がC（T）と表される物質がある。温度をT１からTまで上昇させたときの物質のエントロピー変化ΔSをもとめよ。どなたかわかる方解答を教えてください。 よろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 物理学
お礼
ありがとうございます。 解けました。