29.熱力学第一法則からわかること4（難易度：⭐️）

1. 熱力学第一法則
2. 断熱自由膨張
3. 熱力学第一法則からわかること4

みなさん、勉強おつかれさまです！！

前回の単元では、物理学で

非常に大切な、「熱力学第一法則」

と「熱力学第一法則から導かれる性質」について勉強しました。

この単元では、最後の「熱力学第一法則からわかること」を

もいっしょに考えていきたいと思います！！

1.熱力学第一法則

恒例の復習シリーズです！！

同じような単元が連続していて飽きてきていませんか？笑

最後の一つなので頑張っていきましょう！！

まずは、三つ前の単元で勉強した「熱力学第一法則」について復習しましょう！！

はい！

式の形は覚えましたか？？

そんなに複雑な式ではないので、着実にゆっくりと

覚えていきましょうね！

2.断熱自由膨張

熱力学第一法則からわかること見る前に、

まず「断熱自由膨張」について復習しましょう！！

まずは、「自由膨張」です！

この「自由膨張」とは、ちょっと膨張のイメージとはかけ離れています！

ふつう、気体が膨張するときは仕事をします！

これはふつうのことです！

でも、「自由膨張」では、

仕事をするということは、気体がほかのものを

押しつぶしているイメージです。

しかし、「自由膨張」とはその押しつぶす対象がないのです！！

なにもないところに広がっていくイメージです！！

3.熱力学第一法則からわかること4

はい！ついに、ここまできました！

さいごの一つはこれです！！！

それでは、以下でこれを導きます！！

導き方

$$（T;V,N）\overset{a}{\longrightarrow}（T’;V’,N）$$

という変化をするとしましょう。

断熱自由膨張では

断熱自由膨張の特徴

• 仕事をしない（\(W=0\)）
• 熱のやりとりがない(\(Q=0\))

これをの性質と、熱力学第一法則

$$\Delta U =Q + W$$

\begin{align}
\Delta U &= Q + W\\\\
&=0+0 \\\\
&=0\\\\
\end{align}

したがって、\(\Delta U=0\)となり、内部エネルギーの変化分は\(0\)になります。

よって、「初めの状態」と「終わりの状態」の内部エネルギー

は変化しません。

したがって、「断熱自由膨張では内部エネルギーが変化しない」

を示すことができました！！

この単元は以上です！お疲れ様でした！