高校物理「熱力学」まとめ

高校物理「熱力学」まとめ

高校物理の熱力学に関する、このブログに掲載した解説・問題の一覧です。


◆　公式・用語・解き方

比熱
熱容量
熱力学の第１法則
熱力学の第２法則
熱効率

線膨張率
体膨張率

ボイル・シャルルの法則
理想気体の状態方程式
気体定数

気体の内部エネルギー
定積変化、定積モル比熱
定圧変化、定圧モル比熱
等温変化
断熱変化、ポアソンの法則




◆　問題

温度の違う水を混ぜるとき
質量２００[ｇ]の鉄製の容器Ａに、水１５０[ｇ]が入っている。熱容量や温度上昇を求める。

鉄球の温度上昇
銅線の線膨張率
空気の体膨張率
仕事率７０ｋＷ，熱効率３０％の熱機関がある。この熱機関は重油を燃料として仕事をする。

６．０Ｌの容器Ａと３．０Ｌの容器Ｂ内の空気の物質量など
気体の分子運動と圧力
立方体容器に、質量ｍの気体分子がＮ個入っている。分子は、容器内の壁と弾性衝突するものとして…
窒素分子の運動・圧力

容積１．１２×１０^-2[ｍ^3]の密閉容器に、０℃、１．０×１０^5Ｐａの単原子分子からなる理想気体が入っている。気体の体積を一定に保ち、温度を２０℃にするには、外部からどれだけの熱量を与えればよいか
１．５ｍｏｌの単原子分子からなる理想気体が入っている。一定の圧力下で、その気体の温度を６０℃から３０℃まで下げるとき、気体が外部へ放出する熱量
ヒーターから熱を与え、気体の温度をＴ0[Ｋ]から４Ｔ0[Ｋ]に上昇させたとき、ヒーターが与えた熱量と定積モル比熱

圧力ｐと体積ＶをＡ→Ｂ→Ｃ→Ａの順にゆっくりと変化させた。Ａの温度は２００Ｋ，ＢＣ間の温度は一定であり、気体定数を８．３Ｊ／(ｍｏｌ・Ｋ)とするとき。Ａ・・・ｐ＝１．０×１０^5[Ｐａ]，Ｖ＝８．３×１０^(-3)[ｍ^3]
Ｂ・・・ｐ＝２．０×１０^5[Ｐａ]，Ｖ＝８．３×１０^(-3)[ｍ^3]
Ｃ・・・ｐ＝１．０×１０^5[Ｐａ]，Ｖ＝１６．６×１０^(-3)[ｍ^3]
ＡＢ間とＣＡ間は直線、ＢＣ間は曲線

「気体の熱サイクル」単原子分子からなる理想気体１ｍｏｌを、参考図のｐ−ＶグラフのようにＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの順にゆっくり変化させた。


粗い斜面上を滑る物体の仕事と温度上昇


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