高校物理「熱力学」「定圧変化」２７℃の気体の体積を２倍にしたとき�@

高校物理「熱力学」「定圧変化」２７℃の気体の体積を２倍にしたとき�@

◆問題

温度２７℃の単原子分子からなる理想気体が１．０ｍｏｌある。気体定数Ｒを８．３Ｊ／(ｍｏｌ・Ｋ)として、次の問いに答えよ。

(1) この気体の圧力を一定に保ち、体積を２倍にしたとき、気体の温度は何℃になったか求めよ。


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◆解説

圧力を一定に保ったまま体積を変化させると、気体の温度が変化します。
気体の圧力・体積・温度の関係を表す法則は、ボイルシャルルの法則ですね。

Ｐ1Ｖ1／Ｔ1＝Ｐ2Ｖ2／Ｔ2

一定の物質量の気体は、ＰＶ／Ｔの値が一定である。という法則です。

この問題では、２７℃の気体を圧力一定のまま体積を２倍にしたので、Ｔ1＝２７＋２７３＝３００，Ｐ2＝Ｐ1，Ｖ2＝２・Ｖ1を代入して、

Ｐ1Ｖ1／３００＝Ｐ1・２・Ｖ1／Ｔ2

両辺のＰ1，Ｖ1を消して、

１／３００＝２／Ｔ2
　１×Ｔ2＝２×３００
　　　Ｔ2＝６００

「何℃になったか？」なので、摂氏に直して、

６００−２７３＝３２７℃


次の問題→気体の内部エネルギーの増加量，気体が得た熱量


◆関連項目
定圧変化、気体定数
熱力学まとめ


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