Question

Nissho

熱力学第一法則の正負は理解できたんですけど、この赤線部分の意味がわかりません！簡単に説明していただけませんか？

3気体の体積変化による仕事
気体は,体積の変化を伴って,外部に仕
AV(=S4
気体の
シリンダー
事をしたり,外部から仕事をされたりする。
断面積S[m°]のシリンダー内をなめら
AL
れ
かに動くピストンがあり, 一定量の気体が
閉じこめられている(図0)。 シリンダー内 カ
和島
の気体の圧力を[Pa]とすると, 気体がピ
ストンを押す力はかS[N]である。気体が
膨張して,ピストンが微小な距離 41[m] を
こい
移動したとき,か[Pa]は, ほぼ一定とみな
すことができるので, 気体が外部にする仕
0
10
図80 気体がす
体積変化4V が
部にする仕事
面積)に等しい
事W'[J] は,DSAI と示される。このとき
→注意
の体積変化をV[m°]で表すと,
AV=SAI であり,W'は次のようになる。
W'=DSAI=pAV
注意 熱力学
部にする仁
力学の第
(113))は、
AU=
…(114)
15
逆に,気体が外部からされる仕事 W(J] は,
W=-W'=-pAV
…(115)
と表される。気体が圧縮されるときは,
AV<0となり, 式(115)から, 気体が外部からされる仕
参
気体がされる仕事と気体がする仕事 @
20
シリンダーに入れられた気体を圧縮するとき,
気体がら

Answer 1

kenny

S=ピストンの断面積
ΔL=ピストンが動いた距離
断面積×高さ=体積Vなので、
P×S×ΔL=PΔV
仕事の定義は力×力を加えた距離=FΔx
であり、圧力Pの定義は力÷断面積=F/Sなので、
P=F/Sに直して考え直すと、
F/S×S×ΔL=FΔL
Fという力で、ΔLだけ動かしました。
これは仕事の定義と全く同じなので、PΔVは仕事である、と言えます。

外から圧力Pを加えられて、ピストンが動いた時に、外からされた仕事は、
さっきと同様に大きさだけだと、pΔV。
熱力学では、気体が外にした仕事を正、された仕事を負の向きとするので、-PΔVとなります。