【演習】熱力学第1法則①

物理基礎【熱】第7講『熱力学第1法則①』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

熱力学第1法則①熱力学第1法則は，公式を丸暗記しても使えない公式の筆頭です！公式に使われているQ，U，Wの3つが何を表すのかをしっかりと理解していないと，いざ計算しようと思っても正しく代入できません。...

問題

[Level.1]
密閉された容器A,Bに，同じ種類の気体が同じ量だけ入れられている。 A内の気体は温度が50℃，B内の気体は温度が80℃であった。 内部エネルギーが大きいのはA,Bどちらの気体か。

[Level.2]
図1のように，ピストンがついた容器内に気体を入れて冷やしたところ，ピストンが下がった。 容器内の気体は外部に対して仕事をしたか。 それとも仕事をされたか。

[Level.3]
図2のように，密閉された容器の中央に仕切り板を入れて2つの部屋X,Yに分ける。 はじめX,Yには同じ種類の気体が同じ量だけ入れられており，ともに温度が27℃，内部エネルギーが3.7×10²Jであった。 仕切り板を外してX,Y内の気体を混ぜると，温度と内部エネルギーはそれぞれいくらになるか。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
B

[Level.2]
仕事をされた

[Level.3]
温度：27℃
内部エネルギー：7.4×10²J