定圧変化

前回は,気体の体積を一定に保ったまま変化させることを考えましたが,今回は圧力を一定に保ったままの状態変化,すなわち,定圧変化(等圧変化)について考えましょう。

圧力が一定 = 気体のする仕事はP⊿ V

問題によっては状態方程式(or ボイル・シャルルの法則)ももちろん有効。 それでも状態変化の主役はとにかく熱力学第1法則です。

なので定圧変化の場合もQ, ⊿ U,Wに注目するのですが,どれに注目すべきかすぐにわかりますか?

これは前回ほどわかりやすくはないかもしれません。 答えはW。 ただし今回は気体の体積が変化するので当然W = 0ではありません。

W = 0ではないけれども,「圧力が一定 ⇒ Wが公式を使って計算できる」ということを思い出してください。 その公式とは,W = P⊿ V !!

え?そんな公式あったっけ?という人は過去記事で復習しておいてくださいねー

P-Vグラフと気体のする仕事「気体がした仕事」というのは,問題を解く上でかなり重要な要素です。今回はその求め方を学びましょう。...


定圧変化と熱力学第1法則

定圧変化 → W = P⊿ Vということがわかったので,これを熱力学第1法則に当てはめてみると…

Q = ⊿ UP⊿ V

が得られます!

加えた熱(Q)が,内部エネルギーを増やす分(⊿ U)と気体の仕事(P⊿ V)の2通りに使われることを示しています。

あ,そうそう,理想気体の状態方程式(変化量ver.)というのがあってですね…

これを使うと,先ほどの第1法則の式は,

Q = ⊿ U + nR⊿ T

と書くこともできます。 この式はそのうちまた使うことになるので,併せて覚えておいてもらえればと思います。

定圧変化のP-Vグラフ

さて,定圧変化のP-Vグラフはどのような概形になるでしょうか?

「定圧」変化なのでPの値が変化しない,すなわち,横軸に平行なグラフになるはずです。

前回を上回るレベルで短い記事ですが,今回はこれでおしまい。 まとめノートは今回もナシ。

次回予告

体積一定 → 圧力一定,と来たので,次回は温度が一定の変化について調べていきましょう!

等温変化気体の等温変化。温度が一定といえば,ボイルの法則をすでに習っていますが,熱力学第1法則を使って深堀りしてみましょう。 ...