htms42 の回答履歴

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  • 熱力学第二法則について(基礎)

    以下の質問に答えてくだされば幸いです。 ・カルノーサイクルに対する理解 カルノーサイクルとは事実上熱をやり取りする熱源が2つの場合のサイクルの1つ。 熱効率を無駄に下げないためには不可逆変化があってはならない。 そこで,作動流体と熱源は接しているときは同じ温度でなければならない(温度差があれば不可逆変化となってしまうから)。 つまり,接しているときは等温変化のみが許される。 しかしそれだけでは双曲線を描くだけでサイクルにはならない。 もう1つの熱源を利用したいがそのままでは温度差があるのでだめ。 そのためには作動流体の温度を第2の熱源の温度まで変化させなければならない。 温度を変化させるのだから熱源と熱のやり取りは出来ない(温度差によって不可逆過程となる)。 それ以外の熱源とは熱のやり取りをしてはいけないので,断熱変化しかない。 断熱変化で第2の熱源温度まで変えてやり,そうなれば第2の熱源と接させて等温変化。 以下,同じ理屈によりサイクルが完成する。 不可逆過程はなかったので最大熱効率が実現されている。 質問1.不可逆過程があれば熱効率が無駄に落ちるという事実(エントロピー生成)を使っていますが(理論あるいは歴史的には逆なのかもしれませんが(?)),それを既知とすればカルノーサイクルに対する理解はこれであっていますか。 ・準静的過程と可逆過程について 次のようなサイクルを考えます。 サイクルCと名づけます。 状態1 p=√(RT0) v=√(RT0) 状態2 p=2√(RT0) v=√(RT0) 状態3 p=2√(RT0) v=2√(RT0) 状態4 p=√(RT0) v=2√(RT0) 状態1→2:定積変化 状態2→3:定圧変化 状態3→4:定積変化 状態4→1:定圧変化 先ほど最大熱効率を目指せば,2熱源では等温変化と断熱変化しかできませんでした。そこでサイクルCを多数のカルノーサイクルによって分割して考えます。そのためにサイクルCを描いたpv平面に等温線と断熱線を多数描き,多くのカルノーサイクルを描きます。分割後,隣り合っているカルノーサイクルの共通曲線部は可逆だったので打ち消しあうので(向きが逆なので),サイクルCはカルノーサイクルで近似出来ます. 質問2.以上よりサイクルCは可逆過程で,最大熱効率であると考えてもいいですか。 質問3.熱効率の計算の仕方についてです。多数のカルノーサイクルによる近似を用いるので,もちろん各カルノーサイクルに固有の熱源温度TH,TLがあると思います。そのうちそれぞれの高温熱源TH1,TH2,…,TH∞から得た熱量がQH1,…,QH∞となり,それらの総和が熱効率の分母となり,分子は外部にする正味の仕事(サイクルCに囲まれる面積)RT0ということでよろしいでしょうか。 質問4.実際に熱効率を計算する場合は,熱を得るのは状態1→2,2→3の過程なのでそこで得た熱量を分母として計算するのでしょうか。得た熱量は実際には, 過程1→2でcv(T2-T1) 過程2→3でcv(T3-T2)+2RT0 となります(理想気体)。 サイクルCの最高温度はT3,最低温度はT1(=T0)ですが,質問4の方法で計算すると,理論最大熱効率である1-T1/T3となりません。 質問5.そこで最後の質問なのですが,サイクルのpv曲線は無限に描けます。しかし曲線によっては熱源の数が2だったり100だったり無限大だったりします。2熱源の場合の理論最大熱効率は1-TL/THですが,サイクルCでは上述のとおり質問4の方法で計算してもそれと一致しません。熱源の数によって最大熱効率は違うのでしょうか(おそらく質問3の方法だと一致するはずですが)。

    • mozhand
    • 回答数11
  • 熱力学第二法則について(基礎)

    以下の質問に答えてくだされば幸いです。 ・カルノーサイクルに対する理解 カルノーサイクルとは事実上熱をやり取りする熱源が2つの場合のサイクルの1つ。 熱効率を無駄に下げないためには不可逆変化があってはならない。 そこで,作動流体と熱源は接しているときは同じ温度でなければならない(温度差があれば不可逆変化となってしまうから)。 つまり,接しているときは等温変化のみが許される。 しかしそれだけでは双曲線を描くだけでサイクルにはならない。 もう1つの熱源を利用したいがそのままでは温度差があるのでだめ。 そのためには作動流体の温度を第2の熱源の温度まで変化させなければならない。 温度を変化させるのだから熱源と熱のやり取りは出来ない(温度差によって不可逆過程となる)。 それ以外の熱源とは熱のやり取りをしてはいけないので,断熱変化しかない。 断熱変化で第2の熱源温度まで変えてやり,そうなれば第2の熱源と接させて等温変化。 以下,同じ理屈によりサイクルが完成する。 不可逆過程はなかったので最大熱効率が実現されている。 質問1.不可逆過程があれば熱効率が無駄に落ちるという事実(エントロピー生成)を使っていますが(理論あるいは歴史的には逆なのかもしれませんが(?)),それを既知とすればカルノーサイクルに対する理解はこれであっていますか。 ・準静的過程と可逆過程について 次のようなサイクルを考えます。 サイクルCと名づけます。 状態1 p=√(RT0) v=√(RT0) 状態2 p=2√(RT0) v=√(RT0) 状態3 p=2√(RT0) v=2√(RT0) 状態4 p=√(RT0) v=2√(RT0) 状態1→2:定積変化 状態2→3:定圧変化 状態3→4:定積変化 状態4→1:定圧変化 先ほど最大熱効率を目指せば,2熱源では等温変化と断熱変化しかできませんでした。そこでサイクルCを多数のカルノーサイクルによって分割して考えます。そのためにサイクルCを描いたpv平面に等温線と断熱線を多数描き,多くのカルノーサイクルを描きます。分割後,隣り合っているカルノーサイクルの共通曲線部は可逆だったので打ち消しあうので(向きが逆なので),サイクルCはカルノーサイクルで近似出来ます. 質問2.以上よりサイクルCは可逆過程で,最大熱効率であると考えてもいいですか。 質問3.熱効率の計算の仕方についてです。多数のカルノーサイクルによる近似を用いるので,もちろん各カルノーサイクルに固有の熱源温度TH,TLがあると思います。そのうちそれぞれの高温熱源TH1,TH2,…,TH∞から得た熱量がQH1,…,QH∞となり,それらの総和が熱効率の分母となり,分子は外部にする正味の仕事(サイクルCに囲まれる面積)RT0ということでよろしいでしょうか。 質問4.実際に熱効率を計算する場合は,熱を得るのは状態1→2,2→3の過程なのでそこで得た熱量を分母として計算するのでしょうか。得た熱量は実際には, 過程1→2でcv(T2-T1) 過程2→3でcv(T3-T2)+2RT0 となります(理想気体)。 サイクルCの最高温度はT3,最低温度はT1(=T0)ですが,質問4の方法で計算すると,理論最大熱効率である1-T1/T3となりません。 質問5.そこで最後の質問なのですが,サイクルのpv曲線は無限に描けます。しかし曲線によっては熱源の数が2だったり100だったり無限大だったりします。2熱源の場合の理論最大熱効率は1-TL/THですが,サイクルCでは上述のとおり質問4の方法で計算してもそれと一致しません。熱源の数によって最大熱効率は違うのでしょうか(おそらく質問3の方法だと一致するはずですが)。

    • mozhand
    • 回答数11
  • 過マンガン酸カリウムと過酸化水素水を未定係数法で

    硫酸酸性中の過マンガン酸カリウムと、過酸化水素水の化学反応式 2KMnO4+5H2O2+3H2SO4→K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2 の係数を、半反応式ではなく、未定係数法で解こうとしました。 やったこと↓ aKMnO4+bH2O2+cH2SO4→dK2SO4+eMnSO4+fH2O+gO2 K:a=2d Mn:a=e O:4a+2b+4c=4d+4e+2f+g H:2b+2c=2g S:c=d+e a=1とおく。 すると、Kよりd=1/2 Mnよりe=1 Sよりc=3/2 Hより2b+3=2g Oより1+g=2f となりますが、これでは式があと一つ足りず、gとf(とb)が求まりません。 どのようにすればよいでしょうか。 ご回答よろしくお願いします。

    • kura_6
    • 回答数4
  • 過マンガン酸カリウムと過酸化水素水を未定係数法で

    硫酸酸性中の過マンガン酸カリウムと、過酸化水素水の化学反応式 2KMnO4+5H2O2+3H2SO4→K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2 の係数を、半反応式ではなく、未定係数法で解こうとしました。 やったこと↓ aKMnO4+bH2O2+cH2SO4→dK2SO4+eMnSO4+fH2O+gO2 K:a=2d Mn:a=e O:4a+2b+4c=4d+4e+2f+g H:2b+2c=2g S:c=d+e a=1とおく。 すると、Kよりd=1/2 Mnよりe=1 Sよりc=3/2 Hより2b+3=2g Oより1+g=2f となりますが、これでは式があと一つ足りず、gとf(とb)が求まりません。 どのようにすればよいでしょうか。 ご回答よろしくお願いします。

    • kura_6
    • 回答数4
  • 過マンガン酸カリウムと過酸化水素水を未定係数法で

    硫酸酸性中の過マンガン酸カリウムと、過酸化水素水の化学反応式 2KMnO4+5H2O2+3H2SO4→K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2 の係数を、半反応式ではなく、未定係数法で解こうとしました。 やったこと↓ aKMnO4+bH2O2+cH2SO4→dK2SO4+eMnSO4+fH2O+gO2 K:a=2d Mn:a=e O:4a+2b+4c=4d+4e+2f+g H:2b+2c=2g S:c=d+e a=1とおく。 すると、Kよりd=1/2 Mnよりe=1 Sよりc=3/2 Hより2b+3=2g Oより1+g=2f となりますが、これでは式があと一つ足りず、gとf(とb)が求まりません。 どのようにすればよいでしょうか。 ご回答よろしくお願いします。

    • kura_6
    • 回答数4
  • ベクトル

    二点(035)(540)で直線AB上の点で原点から最も近いてんPの座標を出すとき AB垂直OPうを使わずに 出す方法を教えてください

  • ベクトル

    二点(035)(540)で直線AB上の点で原点から最も近いてんPの座標を出すとき AB垂直OPうを使わずに 出す方法を教えてください

  • ボイル・シャルルの法則について

    教えて下さい。 理想気体に対する法則として、 ・ボイルの法則:   等温変化の下で体積は絶対圧力に反比例する ・シャルルの法則:   等圧変化の下で体積は絶対温度に比例する と習いました。 これらを合わせた法則として、 ・ボイル・シャルルの法則:   体積は絶対圧力に反比例し、絶対温度に比例する というものが知られていますが、釈然としません。 ボイル・シャルルの法則は、等温変化の下ではボイルの法則に、等圧変化の下ではシャルルの法則になるので、2つを合わせた表現であることは解るのですが、ボイル・シャルルの法則に対しては特に変化の過程に対する条件が示されていません。例えば断熱変化は等温変化でも等圧変化でもないですが、この法則が使えるということになっています。 ボイル・シャルルの法則は、2つの法則の演繹の結果ではなく、実験的に証明されたもの、ということなのでしょうか。それとも考え方が誤っているだけで、実際には演繹から得られる結果なのでしょうか。

    • mrabbit
    • 回答数5
  • 金属と金属を混ぜ合わせること

    教えて下さい。 複数の金属を混ぜ合わせる作業のことなんですが、漢字二文字くらいの言葉でなんと言ったでしょうか。。。 精製? じゃないです。 思い出せません。

  • 重りを上先端につけると 棒はより遅く倒れる

    ある番組でやっていた問題なのですが、 二つの棒が今鉛直に支えられて立っています。ひとつの棒には先端に重りがついていて、もうひとつには何もついていません。そして、支えをはずして、この二つの棒を同時に倒すと、どちらが速く倒れるか、 という問題です。図を参照下さい。 答えは、重りがついていない棒なのですが、その解説が分かりませんでした。 記憶では、重心が上にあるから、とか慣性モーメントが重りがついているほうが大きい、など 少々曖昧な解説で終わっており、それから未だ疑問に思っております。重りがついていることで、慣性モーメントは大きくなりますが、その分大きな重力が働くため、大きなトルクを得ることができるはずですが、どうでしょうか。どうか解説頂けますと幸いです。 宜しくお願いします。

    • jeccl
    • 回答数6
  • アセトニトリルが覚えられない

    こんにちは 問題でアセトニトリルのルイス構造式を出されますが、いつも間違えてしまいます。 何故アセトニトリルは、アセトとついているのにCH3CO-の構造を持たないのでしょうか?

    • noname#146604
    • 回答数4
  • アセトニトリルが覚えられない

    こんにちは 問題でアセトニトリルのルイス構造式を出されますが、いつも間違えてしまいます。 何故アセトニトリルは、アセトとついているのにCH3CO-の構造を持たないのでしょうか?

    • noname#146604
    • 回答数4
  • 元素と単体

    元素と単体は同じ名前で呼ばれることが多いが、日本では、 元素は物質を構成する基本的な成分 単体は実在する物質 をあらわす と辞書に書いてありました。 他の国では“simple”と“atom”があらわすものは違うのでしょうか。

    • noname#187931
    • 回答数3
  • 物理化学の問題です!

    ある圧力計が液体を入れたU字型の管でできている。 その一方の方は装置につながっており、他方は大気に開放されている。 装置内の気圧は液体の高さの差から決定できる。 この液体が水であるとし、外圧770Torr、開放端が装置につながった端よりも10cm低いとする。 この装置内の圧力はいくらか。 水の密度は25℃で0.99707g/cm3である。 この問題が分かる方 回答よろしくお願いします(>_<)!!

    • noname#143947
    • 回答数2
  • 気体分子運動論 2原子分子 3原子分子 なぜ振動は

    こんにちは、気体の分子運動論について確認させてください。また質問をさせてください。どうぞ宜しくお願いします。 気体の運動エネルギーを考える際、 単原子分子の場合、内部エネルギーの変化 ΔU = 3/2 nRΔT となりますが、この3の意味は単原子分子のとる自由度の数だと教わりました。 そしてその自由度とは、XYZ方向への並進運動とのことですね。 二原子分子の場合、これら3自由度の並進運動に加え、回転の自由度を加えるとのことでした。 回転は、二原子分子の線分をたとえば、z軸にそろえて載せた場合、X軸を回転軸とする回転、Y軸を回転軸とする回転の二つが加えられる。したがって、合計5の自由度があり、ΔU = 5/2 nRΔT となる。 Q1: もうひとつZ軸を軸とした回転(つまり鉛筆を両方の掌ではさんで回すような回転)については、他の二回転に比べて運動エネルギーが小さいため考えない、と理解しているのですが、いかがでしょうか。 Q2:並進、回転運動の他にも、自由度として振動が考えられますが、なぜこれは加えないのでしょうか。 また、三原子分子の場合は、二通りあり、直線分子の場合、非直線分子の場合に分けられると知りました。ただ、三原子分子の場合の内部自由エネルギー変化についての式が与えられておらず、考えてみました。 Q3: 直線分子の場合、二原子分子と同じ考えで、並進、回転運動の自由度の合計は5となりそうですが、どうでしょうか。ただ、ここでも振動をどう扱うのか分かりません。振動の自由同は、三原子直線型分子の場合、4つあるようですが、これらの振動は考慮しなくて良いのでしょうか。 Q4: 非直線分子の場合、回転の自由度は一つ増えて合計3になるそうですが、これは、先程、二原子分子の際に考慮に入れなかった回転、Z軸を回転軸とする回転、が無視できなくなった、ということでしょうか。すると、ΔU = 6/2 nRΔT となりそうですが、いかがでしょうか。 また、しつこいようですみませんが、振動はどうなのでしょうか。非直線分子の場合、振動の自由度は3あるそうですが、このことは内部エネルギー変化を考える場合に考慮に入れる必要はないのでしょうか? 以上となるのですが、私の理解があっているかどうかも含め、是非質問に回答頂ければ幸いです。どうか宜しくお願いします。 分かり難い記述があるようでしたら、訂正いたしますゆえ、どうか重ねて宜しくお願いします。

    • jeccl
    • 回答数7
  • 物理がわかりません

    (1)温度500K、圧力500気圧のエネルギー (2)温度50000K、圧力5気圧のエネルギー どちらのほうがエネルギーが大きいですか? 体積一定です 回答お願いします

  • 元素と単体

    元素と単体は同じ名前で呼ばれることが多いが、日本では、 元素は物質を構成する基本的な成分 単体は実在する物質 をあらわす と辞書に書いてありました。 他の国では“simple”と“atom”があらわすものは違うのでしょうか。

    • noname#187931
    • 回答数3
  • モル溶解度Sとの関連性

    Hg2Cl2で、Ksp=[Hg2^2+][Cl‐]^2となると習ったのですが、なぜ[Hg2^2+]になるのかわかりません。 [Hg2+]^2にならないのはなぜですか? わかる方いましたら教えていただきたいです! よろしくお願いします!

  • 接線の公式

    円の方程式x^2+y^2=r^2 で、点(a、b)における接線は、 ax+by=r^2 と表せますよね? そこで、円の方程式が (x-s)^2+(y-t)^2=r^2 のとき接線はどうなるのでしょう? ご回答よろしくお願いします(*^_^*)

    • micam
    • 回答数4
  • 気体分子運動論 2原子分子 3原子分子 なぜ振動は

    こんにちは、気体の分子運動論について確認させてください。また質問をさせてください。どうぞ宜しくお願いします。 気体の運動エネルギーを考える際、 単原子分子の場合、内部エネルギーの変化 ΔU = 3/2 nRΔT となりますが、この3の意味は単原子分子のとる自由度の数だと教わりました。 そしてその自由度とは、XYZ方向への並進運動とのことですね。 二原子分子の場合、これら3自由度の並進運動に加え、回転の自由度を加えるとのことでした。 回転は、二原子分子の線分をたとえば、z軸にそろえて載せた場合、X軸を回転軸とする回転、Y軸を回転軸とする回転の二つが加えられる。したがって、合計5の自由度があり、ΔU = 5/2 nRΔT となる。 Q1: もうひとつZ軸を軸とした回転(つまり鉛筆を両方の掌ではさんで回すような回転)については、他の二回転に比べて運動エネルギーが小さいため考えない、と理解しているのですが、いかがでしょうか。 Q2:並進、回転運動の他にも、自由度として振動が考えられますが、なぜこれは加えないのでしょうか。 また、三原子分子の場合は、二通りあり、直線分子の場合、非直線分子の場合に分けられると知りました。ただ、三原子分子の場合の内部自由エネルギー変化についての式が与えられておらず、考えてみました。 Q3: 直線分子の場合、二原子分子と同じ考えで、並進、回転運動の自由度の合計は5となりそうですが、どうでしょうか。ただ、ここでも振動をどう扱うのか分かりません。振動の自由同は、三原子直線型分子の場合、4つあるようですが、これらの振動は考慮しなくて良いのでしょうか。 Q4: 非直線分子の場合、回転の自由度は一つ増えて合計3になるそうですが、これは、先程、二原子分子の際に考慮に入れなかった回転、Z軸を回転軸とする回転、が無視できなくなった、ということでしょうか。すると、ΔU = 6/2 nRΔT となりそうですが、いかがでしょうか。 また、しつこいようですみませんが、振動はどうなのでしょうか。非直線分子の場合、振動の自由度は3あるそうですが、このことは内部エネルギー変化を考える場合に考慮に入れる必要はないのでしょうか? 以上となるのですが、私の理解があっているかどうかも含め、是非質問に回答頂ければ幸いです。どうか宜しくお願いします。 分かり難い記述があるようでしたら、訂正いたしますゆえ、どうか重ねて宜しくお願いします。

    • jeccl
    • 回答数7