質問: 圧力一定の気体の体積を0.3 m^3膨張させたところ、内部エネルギーが4.0×10^3 J減少した。この変化で系は1.0×10^3 Jの熱を発した。気体定数を8.3 J/(mol・K)とする。
回答: kir********さん ΔV=0.3 [m3] ΔU=-4.0×103 [J] Q=-1.0×103 [J] R=8.3 [J/(mol・K)] (1) 気体のした仕事は何Jか。 熱力学第一法則:Q=ΔU+W より、 W=Q-ΔU =-1.0×103 +4.0×103 =(4.0-1.0)×103 =3.0×103 [J] (2) 気体の圧力は何Paか。 定圧変化での気体が外部にする仕事W は、 W=PΔV だから、 P=W/ΔV =3.0×103 /0.3 =10×103 =1.0×104 [Pa] (3) 気体が単原子分子1molだったとすると温度変化は何Kか。 単原子分子理想気体の内部エネルギー変化ΔU は、 ΔU=(3/2)nRΔT だから、 ΔT=2ΔU/(3nR) =2×(-4.0×103)/(3×1×8.3) =-2×4.0/(3×8.3) ×103 =-0.321...×103 =-3.21...×102 → -3.2×102 [K] となります。