【毎日一問】理論基礎 2020.05.12
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選択問題：1molの単原子分子理想気体が状態Aから状態Bへ変化する。どのような気体か、変化過程もわからないが、A、Bの両状態の圧力、体積、温度はわかっている場合、次のうち求められるのは：( ) A.気体が行った仕事。B.気体の内部エネルギーの変化。C.ガスが外部に伝える熱量。D.気体の質量 答え：B ヒント：問題解決の過程を説明できた場合は追加報酬があります。答えは返信で確認できます！
この投稿は、最後にh20090630によって2020年5月12日09:38に編集されました。B. AからBへの過程において、気体の温度は変わらず、圧力が上昇します。ボイルの法則から、気体の体積がどのように変化するかを判断できます；気体の体積が大きくなり、気体が外に仕事をする。体積が小さくなると、外部から気体に仕事が加えられる；温度は分子の平均運動エネルギーの指標であり、理想気体の内エネルギーは温度によって決まる。図からわかるように、AからBへの過程において気体の温度は変わらず、圧力が増大する。ボイルの法則から、気体の体積は減少し、VB＜VAとなる； A、気体の質量は変わらず、体積が小さくなるため、密度の式から気体の密度は大きくなる； B、気体の体積が小さくなり、外部から気体に仕事が行われるため、Bは正しい； C、気体の温度が変わらず、内部エネルギーも変わらないため、△U=0となる。外部から気体に仕事が加えられるので、W＞0となる。熱力学の第一法則△U=Q+Wによれば、Q＜0となり、気体は熱を放出することになる。したがって、Cは誤りである； D、気体の温度が変わらず、分子の平均運動エネルギーも変わらないため、Dは誤りである； したがって、正解はABです。解説：図からボイルの法則を適用して気体の体積がどのように変化するかを判断することが、問題を正しく解くための前提であり鍵となります。また、気体が熱を吸収するのか放出するのかを判断する際には、熱力学第1法則の適用に注意する必要があります
B.まず、Dは求めることができない。次にABCを見てみると、理想気体であるため、気体が持つ内部エネルギーの大きさは分子の平均運動エネルギーの大きさ、つまり温度に等しい。始点と終点の温度がわかっていれば、内部エネルギーの変化量（ΔU=ΔPΔV=nRΔT）を計算できる。しかし、この問題では内部エネルギーがどのように変化するかが示されておらず、仕事によるものか、熱伝達によるものか、あるいはその両方かもしれない。したがって、AとCの主張は絶対的なものであり、間違っている