5 気体の状態変化 ・ 熱効率
Anun
円筒容器にピストンで単原子分子理想気体を封じ、容器内外の圧力を1.0×105 Pa,
気体の温度を3.0×102K, 体積を 2.0×10-3m² とした。 このときの気体の状態をA
として、次の手順で気体の状態を変化させた。
過程Ⅰ ピストンを固定したまま気体に熱量を与えたところ,気体の圧力は
2.2×105Paになった (状態B)。
過程Ⅱ 次に,気体の温度を一定に保ちながらピストンをゆっくりと操作したと
ころ,気体は 3.5×10℃Jの熱量を吸収し、 圧力が1.0×10 Paにもどっ
た (状態C)。
状態Cで気体を放置したところ、 気体はゆっくりと収縮し、 状態Aに
もどった。
過程ⅡI
(1) 過程IⅡI→Ⅲの変化を、横軸に体積V, 縦軸に圧力をとったグラフと, 横
軸に温度 T, 縦軸に体積Vをとったグラフに示せ。 なお, グラフには変化の
向きを示す矢印を入れ, 状態 A~Cでの横軸と縦軸の値を明記せよ。
(2) 各過程での気体の内部エネルギーの変化 401 〔J], 4U [J], ⊿Um [J]を求めよ。
(3)各過程で気体がされる仕事 W 〔J〕, WⅡ [J], Wm [J]を求めよ。
(4)過程IとⅢで気体が外部から吸収する熱量 Q1 [J], QⅢ [J]を求めよ。
(5) この1サイクルにおける熱効率を求めよ (分数で答えてよい)。
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