- ベストアンサー
熱力学
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
おもりが下がる →ピストンが右へ移動する →左の気体が膨張し右の気体が圧縮される →右の気体の温度が上がり左の気体の温度が下がる →ピストンを通じて右から左に熱が移動し両側の気体の温度が等しくなる →… という動きを繰り返していくはずですが、この問題に与えられた条件だけですと 「この一連の動きにどのくらいの時間をかかるのか」 「ピストンやおもりの加速度・速度はどうなるのか」 がわからずに解けなくなります。 この問題は、おもりで下げるよりも 「シリンダーの外から、ワイヤーを水平横向きに一定の力 mg で引っ張る。その際にピストンがゆっくり動くようにする」 という設定に変えるべきでしょう。 そうすれば、ピストンの両側の気体は温度も圧力も等しくなるように変化していくとみなせます。
関連するQ&A
- 熱力学 ゆっくりと
熱力学でよく分からないことがあります。 混乱してきました。 定圧変化について 「ピストンが『滑らかに動く』」からと言って定圧変化ではないですよね。 (断熱変化でも「ピストンが『滑らかに動く』」問題があります..) 定圧変化は同じ圧力Pのまま、状態変化することですよね。 (状態前の圧力P(前))と(状態後の圧力P(後))が同じということ。 微小変化でつり合いを保ちながら、圧力が一定になるように変化をさせることですよね。 「ピストンが『滑らかに動く』」時に、 「ゆっくりと」や「準静的に」と記述が〈ある〉場合は、ピストンがつり合いながら変化しているのでしょうか。 「ピストンが『滑らかに』動く」時に、 「ゆっくりと」や「準静的に」と記述が〈ない〉場合とは違うのでしょうか。 「ピストンが『滑らかに』動く」時に、ピストンがつり合うまで変化が起こるのですか。 画像の問題のようにAの圧力も変化し、Bの圧力も変化する時に(外圧が変化する時に)「ピストンが『滑らかに』動く」問題は、ピストンがつり合う位置まで、ピストンがつり合いながら変化するのでしょうか。
- 締切済み
- 物理学
- 熱力学の問題なのですが、全く歯が立たずに困っています。
熱力学の問題なのですが、全く歯が立たずに困っています。 教えてもらえると助かります。 理想気体A,Bが断熱された密閉容器内で仕切られており、 A: 圧力Pa, 体積V, 温度T, 物質量na B: 圧力Pb, 体積2V, 温度T, 物質量nb となっている。 ここで仕切りを取り除いて気体A,Bを完全に混合させる。 このとき、混合後の体積、温度、圧力、エンタルピーの変化を求めよ。 ただし化学反応は起きないものとする。 ヒントだけでもうれしいです。
- 締切済み
- 化学
- 熱力学の問題について
断熱壁を持つ管の中に綿栓をつめる。はじめ気体は綿栓の左側に体積Ｖa、圧力Ｐa、温度Ｔaで存在する。左端の気体を一定圧力Ｐaに、右端の気体を一定圧力Ｐbに保ちながら気体を全量、綿栓の右側に移す。最終的に期待は体積Ｖb、圧力Ｐb、温度Ｔbになる。管壁からもピストンからも熱の流入がないとする。この過程で、エントロピーＳはどのように変化するか。 といういわゆるジュールトムソン過程に関する問題についての質問です。私はこの系全体は断熱変化なのだから熱量の変化量、エントロピーの変化量をそれぞれΔＱ、ΔＳとすると、 ΔＱ＝０ ΔＳ＝ΔＱ/Ｔ（Ｔは温度） より、ΔＳ＝０となってエントロピーは変化せず一定（？） などというよくわからない結論に達してしまったのですが、どこがおかしいのでしょうか？ また正しい結果はどのようになるのでしょうか？ 熱力学初心者なので、とんでもない思い違いをしているかもしれませんが、わからなくてずっと悩んでいるので、丁寧に教えていただける方がいたらうれしいです。
- ベストアンサー
- 物理学
- 熱力学のことでこまっています。
熱力学のガスサイクルの問題なのですが、分からずに困っています。 問題は、 「中間冷却を行う隙間のない2段圧縮往復動式圧縮機を考える。低圧圧縮機により温度TA、圧力PAの理想気体(ガス定数R[J/(kg・K)]、比熱比κ)を吸収して可逆断熱的に圧力PCまで圧縮し、等圧的に温度TAまで冷却し、高圧圧縮機で可逆断熱的に圧力PBまで圧縮して排出する。圧縮機を運転する全仕事量を最小にする条件は PC^2=PA×PB であることを導け。」 というもので、ずっと考えているのですが、条件の式までたどりつけず、困っています。助けて下さい。お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 熱力学の問題
熱力学の問題について質問させていただきます。 以下の問題を解いたのですが、私の答えがあっているか不安なので、答え合わせをお願いします。 間違っている問題がありましたら、ご指摘いただければと思います。 ・問題 体積5.0＊10^－3[m^3]、圧力1.0*10^5[Pa]、温度300[K]の単原子分子の理想北が、図のＡ室に入っている。Ｂ室には穴が開いており、圧力は常に大気圧1.0*10^5[Pa]となっている。滑らかに動く断面積4.0*10-3[m^2]のピストンが2室を隔てており、ばね定数2.0*10^2[N/m]のばねがＢ室内についている。Ａ室内に期待をゆっくりと過熱すると、ピストンがばねを押し縮めながら0.10[m]動いた。 問1 加熱後のＡ室内の体積、圧力、温度を求めよ。 問2 加熱によりＡ室内の気体の状態がどのように変化したのかわかるように、縦軸を圧力、横軸を体 積としたグラフを描け。 問3 この過程で、Ａ室内の気体がした仕事W、内部エネルギーの変化⊿U、Ａ室内に加えた熱量Qを求めよ。 ・私の答え 問1 V' = 5.4*10^-3[m^3] P' = 10.5*10^-4[Pa] T' = 340.2[K] 問2 問2に関しては問1から体積も圧力も温度も増加しているので、右肩上がりのグラフになるので はないかと考えたのですが、グラフの形がよくわからず、この問題については自分なりに納得 のいく答えが得られませんでした。 問3 W = 41[J] ⊿U = 100.5[J] Q = 141.5[J] 回答よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 熱力学…
熱力学の問題なんですが、全然分かりません。 どうか教えてください。 問題： 深海のダイバーから出た空気の泡の直径は深さhのところで5mmである。 この泡が水面に達したとき、直径は7mmとなる。 泡の中の空気の温度は変化しないと仮定して、次の値を求めよ。 (1)ダイバーの深さh (2)この深さにおける絶対圧力 答え(1)18.0m、(2)278kPa (1)から分かりません。 温度変化が無いのでpv=p'v'を使うと考えました。 vは泡の体積でいいのでしょうか？ そうすると球の体積の公式から求められるとしても、深さhをどう使うのが分かりません。 あと、圧力をどう処理すればいいのかも分かりません。 ピストンの問題とは勝手が違うのでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 熱力学
なめらかに動くピストンの付いた断面積 S のシリンダーを鉛 直に立て，シリンダー内に単原子分子理想気体を封入した。ピストンとシリンダー は断熱素材でできており，ピストンの質量は無視できる。はじめ，封入された気体 の圧力は P で大気圧と等しく，体積は V０であった(状態 A)。 質量 m のおもりをピストンの上にゆっくりと載せたところ， シリンダー内の気体の体積は V１ (V１<V０) となってピストンは静止した(状態 B)。 重力加速度の大きさを g，単原子分子理想気体の定積モル比熱 Cｖ=3／ 2R (R は気体定数)，定圧モル比熱 Cｐ=5 ／2R とする。また，気体の圧力を P，体積を V，比熱比を γ=Cｐ／ Cｖ とすると， 等温変化： PV= 一定 断熱変化： PV ^γ= 一定 が成り立つ。 状態変化 ABにおいて，縦軸に気体の圧力 P，横軸に気体の体積 V を とったグラフの概形として最も適当なものは？ お願いします。
- 締切済み
- 物理学
補足
返答していただきありがとうございます。 ピストンが『される』力です。 ピストンが『される』力 ①気体A→ピストン ②気体B→ピストン ③糸→ピストン (張力) 力がピストンにかかりますが、つり合いながら動く必要はないのでしょうか。