熱力学では主に気体の状態の変化を見ていくことになります。ではどのようにして気体を変化させるか。高校物理では二つしかありません。仕事と熱です。 仕事は力学で扱ったように、気体に対して力で押しこむことによって仕事分の気体の内…

解答欄 解説気体のエネルギー=分子の運動エネルギーという事実から、単原子分子の持つエネルギーを計算するものです。答えは熱力学を一度学んだ人なら見たことある$\frac{3}{2}nRT$となります。 まず分子の運動が壁に…

解説 二つの状態の比較をするだけの問題です。力のつり合いから常に内部の圧力が一定であることがわかります。等圧変化の場合、仕事$W$はグラフより$\int{fdx} = PΔV = nRΔT$となります。エネルギーのやり取…

解答欄 解説 等積変化→等温変化→等圧変化のサイクルを扱ったものとなっています。 等積では外に仕事をせず $Q_1=ΔU_1$となっています。等温変化では温度が変化しない=内部エネルギーが変わらないので $W_2=Q_2…

解答欄 二種類の等圧変化の比較の問題。 状態Aから状態Bまでは力のつり合いが同じようになりたつため、圧力は一定です。(2)ではわざわざ外部にした仕事$W_1$と内部エネルギー変化$ΔU_1$を求めて、その合計として$Q_…

解答欄 解説断熱圧縮の問題となっています。断熱変化では$$PV^γ=一定(γ=\frac{C_p}{C_v})$$ が成り立つとされています。 今回は単原子分子なので$γ=\frac{5}{3}$となっています。 また、…