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�B

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�B

◆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。

(2) (1)のとき、気体の内部エネルギーの増加量と気体が得た熱量をそれぞれ求めよ。

(3) (1)のとき、気体が外部にした仕事を求めよ。


この記事では(3)を解説します。


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◆解説

気体は熱量を得ると、その熱量により温度が上がったり(内部エネルギーが増加する)、膨張したり(外部に仕事をする)します。
これが熱力学の第１法則で、

今回の問題の外部にした仕事をＷ'とすると、

Ｗ'＝Ｑ−ΔＵ

という関係になります。

(2)より、Ｑ＝６２２５，ΔＵ＝３７３５だから、

Ｗ'＝６２２５−３７３５＝２４９０

有効数字を２桁とすれば、２．５×１０^3Ｊ


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◆関連項目
定圧変化、気体定数、熱力学の第１法則、有効数字
熱力学まとめ


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