東大物理を解いてみた!第3問の完結編Ⅳ(1)(2)

LINEで送る
Pocket

squilla

東大物理の第3問が現れた!

あなたはどうしますか?

▷ 逃げる

▷ 戦う

ーーー

「東大物理を解こう!」第3問もきょうで最終回!東大の問題については、こちらからどうぞ。

こちらの代々木ゼミナールのサイト

Ⅰからやりたい方は昨日のこちらの記事をどうぞ。

東大物理の目次へ戻る 第3問Ⅰ(1)(2)Ⅲ(1) Ⅲ(2) Ⅳ(1)(2)

解答・解説

スクリーンショット 2015-03-31 23.29.58それでは解答・解説を行います!

Ⅳ(1)

まずはいつもどおり表を作ってみましょう。

スクリーンショット 2015-04-05 7.50.13

圧力は今回はわからないので、それぞれP1とP2としました。またT2もわからないようですね。内部エネルギーが知りたいので、ΔTがわかれば良いことになります。よってT2を求めていきたいと思います。

問題文で与えられた式スクリーンショット 2015-04-05 7.50.53という式(ポアソンの式)について考えていきます。この式は断熱変化のときにのみ使える式です。ボイル・シャルルのように変化前と変化後で使うことができるのですが、今回は圧力Pがわかりません。そのためこの式を変形させましょう。状態方程式PV=nRTをつかて、Pをポアソンの式に代入すると、

スクリーンショット 2015-04-05 7.51.23

スクリーンショット 2015-04-05 7.51.30

 nRは定数なので、右側にもっていくと、

スクリーンショット 2015-04-05 7.52.02

 となります。この式はポアソンの式の変形バージョンです。この式をつかって今回の関係式を作っていきましょう。

スクリーンショット 2015-04-05 7.52.10

 T2を求めることができました。最後に内部エネルギーが知りたいので、

スクリーンショット 2015-04-05 7.53.05

 となります。

(3)

容器を水からだして、水平面において、断熱的に気体が仕事をする場合には、気体がする仕事Wと内部エネルギーの変化量—ΔUは一致します。しかし今回の場合には、容器全体を水にいれながら、容器を下に動かすことによって、仕切りを動かして水圧にピストンをおさせています。このとき容器に加えた外力のした仕事W’は、容器自体が下にさがることによって変化する位置エネルギーや、また容器の上・下の面にはたらく水圧にさからって動かすための仕事などがあるため、−ΔUとは一致しません。

第3問もこれで終わりです!

東大物理の目次へ戻る 第3問Ⅰ(1)(2)Ⅲ(1) Ⅲ(2) Ⅳ(1)(2)

ニュースレター

・ニュースレターはブログでは載せられない情報を配信しています。


 


プロフィール

桑子 研
桑子 研(くわこけん) 1981年群馬県生まれ。共立女子中学高等学校の理科教諭を務めるかたわら、サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など科学啓蒙書・参考書・絵本など10冊。東京書籍の教科書編集委員・ナリカサイエンスアカデミー公認講師。

全国で科学教室を実施中!

幼児から高校生までの科学実験教室をひらいています。また教師のための実験×ICT講座を全国で行っています。