国公立大学2次対策2022 第4回 気体の分子運動論と状態変化

水曜日, 1月 26, 2022

気体の状態変化と内部エネルギー 気体分子運動論 大学入試 物理

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 ピストンに封入された気体を状態変化させたときの,熱の出入りと仕事,及びp-VグラフやV-Tグラフについて確認しましょう.気体が外部にした仕事を正として,$Q=\Delta U+W$とした方が考えやすいと思います.問題文の「外部にした仕事」や「放出した熱」というような表現に注目して,求める量が正なのか負なのかを正しく判断してください.

 気体の分子運動論は型どおりに出題されるので,いくつかの問題を演習して流れをつかみましょう.また,分子の平均運動エネルギーボルツマン定数を求め,さらに単原子分子理想気体の内部エネルギーを表す式を導出する問題も頻出です.繰り返し演習してください.

 この分野では次の2点に気をつけましょう.

  1. 問題文をよく読んで気体の状態変化を整理する.
  2. 状態方程式のような関係式を用いて,与えられていない量を表す.

 状態変化を整理するために,表を用いると便利です.こちらの動画を参考にしてください.また,断熱容器や「熱を与えずに」というようなキーワードを見逃さないことと,小問などで得た関係式を再び用いることに留意して演習しましょう.

 それでは合格目指してがんばりましょう!

 *気体分子運動論は授業ノートを参考に復習しましょう.『2022物理重要問題集』9 「気体分子の運動と状態変化」に集録されている問題のうち,64,67,68,70,72は典型的な問題です.65のように,気体の分子運動論が出題されるときは,後半で発展的な内容が問われることが多いようです.63のような気球の問題,66のような気体の混合も頻出です.69のようにポアソンの法則が必要なときは,問題文中で与えられることが多いので使いこなせるようにしておきましょう.また解き方にも慣れておきましょう.71のように,難関大学で出題される場合は設定がやや複雑になるので,問題をよく読むことと,状態を整理することが要求されます.

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