Frank
こんにちは＜Frank＞です。
参考図書の今回の単元で出題された例題４（ページ299, 300）で学
んだことは、PV = RT、PV = nRT が基本だということでした（R は
気体定数、PV = nRT が状態方程式）。
物理の法則や定理とどう付き合っていくべきか、少し分かったよう
な気がします。
１．熱力学の第一法則
熱力学の第一法則は、エネルギー保存の法則の一部で、閉じた系で
のエネルギーの変化を表しています。これは次の式で表されます。
Δ𝑈 = 𝑄 − 𝑊
１）Δ𝑈
内部エネルギーの変化。
２）𝑄
系に加えられる熱量。
３）𝑊
系が外部にした仕事。
この法則は、系に供給された熱量 𝑄 が系の内部エネルギーの増加
と外部への仕事に使われることを意味します。
２．熱量
𝑄 熱量とは、熱エネルギーの移動を表す物理量です。物質の温度を
上げたり、状態変化を引き起こしたりするために必要なエネルギー
のことです。単位はジュール (J) で表されます。物質の温度変化
に対する熱量は次の式で計算できます。
𝑄 = 𝑚𝑐Δ𝑇
１）𝑚
物質の質量。
２）𝑐
比熱。
３）Δ𝑇
温度変化。
３．気体のした仕事 𝑊
気体が外部に対して行う仕事 𝑊 は、体積の変化に伴う圧力に基づ
いて決定されます。定圧過程（一定の圧力下での過程）では、気体
のした仕事は次の式で表されます。
𝑊 = 𝑝Δ𝑉
１）𝑝
圧力。
２）Δ𝑉
体積変化。
気体が膨張すると外部に仕事をし、体積が減少する場合は外部から
気体に仕事がされることになります。
４．内部エネルギーの増加量 Δ𝑈
内部エネルギーとは、系のすべての微視的な運動エネルギーやポテ
ンシャルエネルギーの合計を指します。気体の内部エネルギーは温
度に依存し、理想気体では、温度の変化に応じて内部エネルギーが
変化します。
単原子分子の場合、内部エネルギーの増加量 Δ𝑈 は温度変化 Δ𝑇 に
比例し、次の式で表されます。
Δ𝑈 =（3／2）・𝑛𝑅Δ𝑇
１）𝑛
モル数。
２）R
気体定数。
３）Δ𝑇
温度変化。
５．定圧モル比熱 𝐶𝑝
定圧モル比熱 𝐶𝑝 とは、気体が一定の圧力のもとで１モルあたり温
度を１度上昇させるために必要な熱量を指します。定圧下では、気
体が温度を上げる際に体積も変化し、外部に対して仕事も行います。
単原子分子理想気体の定圧モル比熱 𝐶𝑝 は次の式で表されます。
𝐶𝑝 = (5／2)・𝑅
・R
気体定数。
定圧モル比熱は、定容モル比熱 𝐶𝑣 よりも大きく、これには仕事に
費やされるエネルギーが含まれるためです。
冒頭でお話ししました例題４は、解法の流れも良く理解しやすかっ
たです。理系の教科は、積み重ねの学問ですね。
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