BSさんは,図3のように,自分の自転車のタイヤに空気を入れるとき, すばや
くハンドルを押し下げると,空気入れの底の部分が温かくなることに気づいた。
これを高校の授業で習った熱力学の考え方で説明できないか考えてみた。 以下で
は空気入れのシリンダー内部の空気がシリンダーの外に出ることはないものとし
て考察する。 また, 空気入れのシリンダー内部の空気は理想気体として扱う。
自転車
ハンドル
シリンダー
空気入れ
0
図 3
問3 空気入れのシリンダー内部の空気の内部エネルギー変化 AU, 空気が外部
から吸収した熱量 Q, 空気が外部からされた仕事 W の間に熱力学第1法則
が成り立つ。 Q=30J, W = 70Jのとき,AUは何Jか。 最も適当な数値を,
次の①~④のうちから一つ選べ。 AU
= 110 J
①30
② 40
③ 70
4100
Q=AU-W
30-AU-70.