(1)問題
物質量nの単原子分子の理想気体の状態を、下図のように変化させる。過程A→Bは定積変化、過程B→Cは等温変化、過程C→Aは定圧変化である。状態Aの温度をT0、気体定数をRとする。
①状態Aにおける気体の内部エネルギーを求めよ。
②状態Bの温度を求めよ。
③過程C→Aにおいて気体が放出する熱量を求めよ。
(2017年センター試験本試物理第3問B)
(2)答案
①
②
③
③単原子分子の理想気体の定圧モル比熱を使った答案
(3)解法のポイント
仕事や熱量を考えるときは、「する」なのか「される」なのかに特に注意しましょう。
Win, Wout, Qin, Qout
のように、文字を区別するようにオススメします。
(4)必要な知識
①単原子分子理想気体の内部エネルギー
②熱力学第1法則
③定積変化
④定圧変化
⑤等温変化
(5)理解すべきこと
①理想気体の状態方程式の使い方と計算の工夫の仕方を確認しましょう→理想気体の状態方程式の使い方解説動画(理想気体とは何か、混合気体の考え方、計算の工夫の仕方についても解説しています)
②気体の内部エネルギーの表し方解説動画(内部エネルギーの増加量の3つの表し方、熱力学の第1法則、定積変化、定圧変化、等温変化、断熱変化、マイヤーの関係についても解説しています)
③気体が吸収した熱量の求め方解説動画(定積モル比熱、定圧モル比熱、熱力学の第1法則、定積変化、定圧変化、等温変化、断熱変化、熱効率)
④気体が外部にする仕事(pΔVになるわけ、p-Vグラフ、熱機関のサイクル、定積変化、定圧変化、等温変化、断熱変化、断熱自由膨張)