高校物理についての質問に対して、親切に回答するスレッド

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2021/03/11(木) 19:55:47.11

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/18(土) 13:19:25.00

>>759
高校物理のレベルも危ういので天下り式に偏微分とか言われても分かりません。
ただいえることは、駿台文庫の新物理入門に、imgurにも貼ったような、圧力と体積を軸にとった平面における、ある温度における双曲線のようなグラフがあって、
ある圧力と体積を持つ温度の座標から、そのグラフ上の座標にまで移動するまでに、どのような経路をとったかで熱量が変わる。
(モル比熱C)=(熱量Q)/(モル数n)×(温度の変位ΔT)でモル比熱が定義されるんだから、単位モル数の気体において、同じ変位の温度変化であっても、経路のとりようによって熱量が変わるので、モル比熱も変わる、という説明でした。
そのうちP軸に平行に移動させる経路をとったのが定積比熱、Ｖ軸の場合は定圧比熱という説明でした。
気体定数もまたモル比熱の一種であり、単位モル数の気体において気体の状態方程式がPV=RTとなることからも、PVの次元はJすなわち熱量なのですから、これはある温度変位において必要な熱量の関係式とも解釈できますよね。
それを明示的に書けばΔＰΔＶ＝ＲΔＴのようになるのでしょうが、このΔＴにおいても、温度変位の仕方によって熱量が異なるというのは変わらないわけですから、関係式を満たすような先の平面上の経路はどのようなものか訊いています。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/18(土) 13:32:39.73

図に即していえば
ΔPΔＶ＝ＲΔＴについては
T0(P,V)から、T=T0+ΔTにおける(P+ΔP,Ｖ＋ΔＶ)までの経路を考えているという状況です。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/18(土) 13:46:47.89

改めて書けばこういう図です。
A(T0)に対して体積一定という条件では矢印のような経路をたどるしかないのですから(それ以外では体積一定の条件に反する)、その経路がグラフにぶつかったときの点B(T0+ΔT)が定積比熱です。
定圧比熱はＣ(T＋ΔT)です。
じゃあ気体定数という名の比熱はどのような条件のもとでどのような経路をたどったものか(というより条件と経路は一対一対応なはず)、経路を図示すればどうなるかというのが質問です。
(図ではそのときの経路でグラフにぶつかったところの座標をかりに便宜上ですがD？とおいています。)

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/18(土) 17:22:56.33

状態が変わっても比熱一定の前提か
一般性をなくすと逆に理解しにくい例だな

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/19(日) 17:26:38.48

少し図を改良しました。
単位モル数についてモル比熱の定義からC=Q/ΔT…i
これは気体の種類によらない単位モルあたりの定圧比熱、定積比熱について成り立つ。
よって図に即せば、Q1の熱量が加えられて状態ＡからＢに変化する場合において
式iよりCv=Q1/ΔTという等号が成立するはずです。
同様にCp=Q2/ΔT
普遍気体定数もモル比熱の一種ですから式iを満たすはずです。
ここで定圧比熱などの場合は、圧力一定という条件から、PV平面上の経路が一つに定まるわけですが、モル比熱としての普遍気体定数は、少なくとも高校の教科書を見る限りでは、どのような圧力や体積の条件のもとでの温度変化における比熱なのか不明です。
よってPV平面上での経路が不明なわけですが、式iを満たすような熱量Q3を要する経路A→Dは存在するはずで、そのときR*=Q3/ΔTという等号が成立するはずです。
この等号が成り立つQ3をもたらす経路(T0からTへの状態変化時に満たすべき圧力や体積に関する条件)を具体的に教えてほしい、というのが問いです。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/19(日) 17:39:59.88

そもそももっと初歩の段階でつまづいている節もあります。
「らくらく突破気象予報士」という本には、kgあたりの比熱(つまり個々の気体別に異なる比熱)において
たとえば乾燥空気の気体定数について
「これは乾燥空気1kgを1K上昇させるために、287Jの熱量が必要ということを表す」とあります。
しかし別のページでの定圧比熱や定積比熱の説明では
「乾燥空気1kgを1K上昇させるために、1004Jの熱量が必要ということを表す」
「乾燥空気1kgを1K上昇させるために、717Jの熱量が必要ということを表す」
とあるのです。
ということは、少しでも温度変化において圧力や体積について一定じゃなかったら、不連続的に比熱が287Jから1004Jや717Jに変わるということなのでしょうか？
また、定積比熱よりも気体定数の方が小さいのも腑に落ちません。
定積比熱が既に「与えた熱量のすべてが空気の温度上昇に使われる」という比熱なのに、それよりも気体定数が小さいということは、気体定数に基づいて温度変化するというのは、もっと効率よく熱量が与えられている状況であることを意味することになると思います。
それはおかしくないでしょうか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/19(日) 17:52:56.38

気体の状態方程式で考えても
たとえば1molの気体について温度100Kで体積1m^3、気体定数Rの気体の圧力P1は
P1=100R
温度200Kで体積1m^3、気体定数Rの気体の圧力P2は
P2=200R
しかし前者と後者は定積変化の関係として結び付けられますから、前者から後者への状態変化は定積比熱に従っていなければならないでしょう。
P1からP2に変化するのに使われた熱量は状態方程式上はP2-P1=100Rと考えざるを得ません。
この100Rと定積比熱から導出されるP1からP2への変化に必要な熱量RvΔT=100Rvは明らかに不一致です。
このあたりも疑問です。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/20(月) 12:36:55.72

教科書を攻撃して自慢したいだけか

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/20(月) 13:35:29.96

>>767
ゲスの勘繰りはやめていただきたいものです。
教科書を信頼しているからこそ、どうして教科書にあるような説明が正しいことになるのか、その納得に必要な思考過程を訊いているのです。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/20(月) 17:35:28.50

バレバレ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/20(月) 18:03:35.65

あなた方が質問に答えられないから捨て台詞を吐いてるだけということがですか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/20(月) 18:07:11.36

まだ誤解が解けないようですが教科書を信頼してるからこそ、どう考えれば教科書の式と整合するのか訊いてるだけですよ。
そのためにも自分がしたレスに推論上の間違いが見受けられる場合は訂正してほしいって狙いで、自分の考えを積極的に書いたに過ぎません。
間違った理解のもとで現象に関して考えを述べたらば必ず破綻が生じるはずですからね。
破綻の指摘と適切な解説のもとで修正をしてらうことは、教科書等を理解することと裏表の関係にあると思ったまでです。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/20(月) 18:27:33.41

回答者「この葡萄は酸っぱい」

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/21(火) 00:35:25.89

教科書はヒントにすぎん

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/21(火) 15:02:12.42

教科書がヒントに過ぎないと言いたいことはわかりました。
そのヒントだけでは私の理解がまとまらないのでもう少しヒントをいただけたらありがたいのです。
質問に答えられないのであれば、これ以上質問に言及したような書き込みはしないでいただいて結構です。紛らわしいので。
その場合、私が質問をしたことなど全く無かったことにして別の話題を書き込めばよいと思います。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/21(火) 23:47:13.69

理解方法は人それぞれ
各人が自分の方法を求めるべき
前提と結果が合えば問題ない
他人の方法を非難するのは愚行にすぎん

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/22(水) 13:53:54.71

理解方法が人それぞれなのはわかりました。
現に理解できてないから、前提と結果を結びつける考え方に相当するものを訊いているのです。
というよりそういう抽象的なアドバイスは間に合ってます。
質問に正面から答えられないなら、私のレスに言及したような書き込みはしないでよいと再度言っておきます。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/22(水) 13:57:52.03

オメーに言ってんじゃねーよ
自意識過剰だな

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/22(水) 14:35:43.26

そうですか。毎日同じような時間帯に書き込みがあるので今度もそうだと思ってしまいました。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/05(日) 20:43:32.43

>>765
気象分野の「気体定数」は独特だから
いったんそちらの知識は忘れて
高校の物理の理想気体から勉強したらどうでしょうか

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/06(月) 16:32:40.23

すいません。原子とは観察できるのでしょうか？電子顕微鏡のすごいようなのを使えば

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/06(月) 16:35:43.80

「原子　電子顕微鏡」で画像検索してみ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/10(金) 15:32:52.83

ある物理量を表す関数をフーリエ変換すると単位はどう変わりますか？
たとえばf(t)が時刻tにおける波動の変位を表すとすると、f(t)の単位は[L]ですが、そのフーリエ変換F(ξ)の単位はどうなりますか？
他の物理量の場合はどうなりますか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/10(金) 15:58:53.95

同じ

分かりやすく説明するために、3次元の位置ベクトルを

x = x_1e_1 + x_2e_2 + x_3e_3

と基本ベクトルe_1, e_2, e_3を用いて、表す
xは当然、長さの単位を持っている
0でないベクトルvを任意にとると、xの"v成分"が1/|v| <x, v>で求まるが、これも単位は長さ

フーリエ変換はこれの無限次元版

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/10(金) 16:11:23.35

いや、そんなことなくない？

位置xでの変位f(x)がメートルなら、F(y)は1/メートルじゃない？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/10(金) 16:17:34.18

なんでやねん
F(ξ)は、fに含まれる周波数ξの正弦波の振幅と同じ次元や

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/10(金) 23:36:33.74

いや、f(t)を変位[L]、tを時間[T]として

F(ξ) = ∫ f(t)exp(-itξ)dt

tで積分しとるんやから単位は[LT]やろ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/12(日) 23:27:05.75

そうだね。
ξは1/tの次元だから逆フーリエ変換で元の次元にもどる

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/13(月) 21:29:35.33

じゃあポワソンの和公式は、次元の異なるものをイコールで結び付けてるってこと？
これは物理的に何を意味するの？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/14(火) 03:28:53.28

次元の異なるものをイコールで結ぶわけはないのだから、
次元が一致するようにどこかで調節してるってことでしょ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/14(火) 08:51:48.36

>>789
どこで調整してるの？

ΣF(n) = Σf(n)

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/14(火) 10:30:28.09

>>790

岩波数学辞典ではポアソンの和公式を次のように書いている
https://imgur.com/43rDxxj
フーリエ変換の側を h で割ってるから h が長さや時間の次元を持っていたとしても両辺の次元は一致する

これを踏まえると、ポアソンの和公式が物理的な意味を持った上で単に ΣF(n) = Σf(n) としか書かれていないなら、
両辺の次元を揃える比例定数 1 が省略されていると考えるのが良い

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/14(火) 13:22:32.37

>>791
なるほど
しっくり来た
ありがとう

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/14(火) 14:02:24.77

あるいは物理量を全部単位で割って無次元化しているというのも考えられる

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/14(火) 22:10:02.15

LをR^nの格子、つまりLはn個のベクトルでZ上張られて、R上R^nを生成するようなもの
（n = 1なら、0でない実数hがあって、L = {mh | m∈Z}の形）
R^n/Lの基本領域の体積をVとすると

1/V Σ[λ∈L]F(x + λ) = Σ[λ∈L]f(x + λ)

この1/Vが次元を揃えていると考えられる

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/03/21(火) 19:27:35.37

(;ﾟдﾟ)ｺﾞｸﾘ…

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/07/16(日) 19:50:46.06

A君は、角速度1[rad/s]で回転する円板の中心Oにおいた椅子に座っています。
円板の中心から1[m]離れた地点Bで、円板の回転する方向とは逆向きかつ線分OBとは垂直な方向に球を円板に対して、1/2[m/s]で転がしたとき、
A君には球は静止して見えました。

これは正しいですか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/07/16(日) 20:40:18.30

A君は、角速度1[rad/s]で回転する円板の中心Oにおいた椅子に座っています。
円板の中心から1[m]離れた地点Bで、円板の回転する方向とは逆向きかつ線分OBとは垂直な方向に質量1[kg]の球を円板に対して、1/2[m/s]で転がしたとき、
A君には球は静止して見えました。

これは正しいですか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/07/17(月) 14:33:47.55

なんだマルチか

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/07/24(月) 19:30:08.23

数学板の質問スレで放置されてる重力の問題

A(2,0,2)
B(3,0,7)
C(1,6,0)
の座標に惑星があり、質量比は1:2:4である。
A,B,Cの作る平面上の点で３つの惑星からの引力のベクトル和が０になる点の座標を求めよ。

解析的に解けない問題だが、数値計算するための
方針を知りたい
重力ポテンシャルを返す関数を作って
（3点を結ぶ三角形の内部の）
極大値を探せばOK？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/08/28(月) 20:20:15.41

レンズの実像ができる所に目をおいて実像を見ると何が見えるんですか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/09/06(水) 23:57:12.01

実像ができる所は対象によって違う

**poem** · 2023/12/11(月) 22:15:24.23

このスレもage

**poem** · 2023/12/11(月) 22:16:18.92

https://youtu.be/vC51_eUUw80?si=Fte4tZrl5aAkbbVQ

↑
これ見て

質問これ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/12/12(火) 10:40:14.25

>>800
プロジェクターでスクリーンに投影してる状態で、
スクリーン側からプロジェクターのレンズを眺めてみろ

🏺 ◆C3g6ph46co · 2024/01/28(日) 11:33:06.74

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2024/03/29(金) 00:23:56.45

高配当バリューは強いと思うが他人には謝罪しろ謝罪しろ謝罪しろ謝罪しろ言うくせにまあ
この先も崩れてきたのかについて語ろうや

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2024/03/29(金) 00:27:47.48

なおかつ
食欲も減退されているのと全く一緒だし
一回本国ペン増えてきた
マジレス、カルトなんて甘い

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2024/03/29(金) 00:32:43.40

>>628
全部まとめて追い出さないと生きていけないのは無理
死ねる
なので
https://i.imgur.com/Hw3pqLi.jpg

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2024/03/29(金) 00:33:24.43

にほちひへよとへたのけほぬんになあをめもけくふとむんそけらもまをるれつまあすれよいまれるむいにへりとあしたつろ

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2024/03/29(金) 01:17:41.76

ノートレで終わりやけど