今回の問題
thermodynamicsall#07【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド
この問題のテーマは「熱力学第一法則と熱効率」です。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。
- 熱力学第一法則: 気体の内部エネルギーの変化(\(\Delta U\))は、気体が吸収した熱量(\(Q\))と、気体が外部にした仕事(\(W\))を用いて、\(\Delta U = Q – W\) と表されます。これはエネルギー保存則の一つの表現です。
- 熱効率の定義: 熱機関が供給された熱エネルギー(\(Q\))を、どれだけ有効な仕事(\(W\))に変換できたかを示す割合で、\(e = \displaystyle\frac{W}{Q}\)で定義されます。
基本的なアプローチは以下の通りです。
- (1)では、熱力学第一法則の公式に、与えられた熱量\(Q\)と仕事\(W\)を代入して、内部エネルギーの変化\(\Delta U\)を計算します。
- (2)では、熱効率の定義式に、与えられた熱量\(Q\)と仕事\(W\)を代入して、効率\(e\)を計算し、パーセント表示に直します。
