![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-1-880x1024.png)
気体のする仕事はピストンの動きをイメージする
物理が得意な秀樹
まずはグラフの確認をしようか。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-4.png)
物理が苦手な文子
過程A→Bの定積変化と過程C→Aの定圧変化はグラフから分かるけど,曲線部分の過程B→Cが断熱変化というのは,問題文をちゃんと読まないとわからないわね。
物理が得意な秀樹
同じような曲線に等温変化もあるからね。まずは,外部にする仕事の正負だ。
物理が苦手な文子
単純にピストンの動きで判断していいのよね。体積が増えていれば外部にした仕事は正,体積が減っていれば外部にした仕事は負,定積変化では外部にした仕事は0ね。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-8-818x1024.png)
物理が得意な秀樹
そうだね。外部にした仕事が正なのは,過程B→Cだけなので,答えは②だ。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-2-1200x316.png)
熱の出入りは熱力学第一法則で考える
物理が苦手な文子
熱を放出する過程は,すぐには分からないかな?
物理が得意な秀樹
まぁなんとなくは分かるかもしれないけど,しっかりと考えるには,この
グラフと温度の関係を確認しておこう。
![Rendered by QuickLaTeX.com p-V](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1c5f3f096331e01b8cfa8c9b16cde0b3_l3.png)
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-6.png)
物理が苦手な文子
グラフの右上の方が高温で,左下の方が低温ね。等温曲線は双曲線なのね。
物理が得意な秀樹
ここで,内部エネルギーの変化は温度変化に比例するから,熱力学第一法則を考えると,熱の出入りが分かるね。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-4.png)
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-5.png)
物理が苦手な文子
まず,過程A→Bは
で,温度が上がっているから
。つまり,外部から熱を吸収しているわね。
![Rendered by QuickLaTeX.com W=0](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9bf4f8c7c40183436241c7f19683d226_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \Delta U>0](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-99dfbd4a7caea25744a9f5bbaf273f75_l3.png)
物理が得意な秀樹
その通り!
物理が苦手な文子
過程B→Cは断熱変化だから,熱の出入りは0。過程C→Aは
で,温度が下がっているから
,ということは
になるから,外に熱を放出しているわね。
![Rendered by QuickLaTeX.com W<0](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-15a28a282d14810bf5088ebed0911672_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \Delta U<0](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c236cdd4b63f04a4b174ffa44dddf09a_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com Q<0](https://www.rikagasuki.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c46a4566ec9baa79a4784740ba996bce_l3.png)
物理が得意な秀樹
よくできたね。外部に熱を放出している過程はC→Aだけなので,答えは③だ。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-3-1200x441.png)
断熱曲線は等温曲線よりも急!
物理が苦手な文子
グラフを見ると,Aが最も低温ね。あとは,BとCの温度関係が分かればいいんだけど・・・
物理が得意な秀樹
等温曲線と断熱曲線の違いはこんな感じだよ。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-7.png)
物理が苦手な文子
断熱曲線の方が等温曲線よりも急な傾きなのね。
物理が得意な秀樹
これを今の問題で考えてみるとこうなるよ。
![](https://www.rikagasuki.com/wp-content/uploads/2020/01/6-9.png)
物理が苦手な文子
そうか,CはBを通る等温曲線よりも下にあるし,BはCを通る等温曲線よりも上にあるから,いずれにしてもBの方が温度が高いのね。
物理が得意な秀樹
そういうことになるね。
物理が苦手な文子
温度の関係をまとめておくと,
物理が得意な秀樹
その通り。答えは④だ。