310. 熱力学の第1法則 なめらかに動くピストンを備え たシリンダー内に気体が入っており, その圧力は1.0×105 Paである。 圧力を一定に保ちながら, 気体に 7.0 × 102J の熱を加えたところ, ピストンは0.50m移動した。 シリ ンダーの断面積は4.0×10-33m² である。 (1) 気体が外部にした仕事はいくらか。 (2) 気体の内部エネルギーの増加はいくらか。 熱源 0.50m 例題41

310. 熱力学の第1法則 解答 (1) 2.0×10²J (2) 5.0×10²J 指針 (1) 定圧変化なので, 外部にする仕事 W' は, W'=p4V と表 される。(2) 熱力学の第1法則 4V=Q+W=Q-W' を用いる。 気体 が熱を吸収するときは Q>0, 膨張するときは W'>0 となる。 解説 (1) ピストンが 0.50m移動したので, シリンダー内の気体の 体積変化 ⊿Vは, ⊿V = (4.0×10-3)×0.50=2.0×10-3m² 気体が外部にした仕事 W'[J] は, W'=p⊿V=(1.0×105) × (2.0×10-3) = 2.0×10²J (2) 内部エネルギーの増加 4U [J] は, 熱力学の第1法則から, 4U=Q-W'=7.0×102-2.0×10²=5.0×10²J