こんにちは。Horyです。
今回の記事は問題攻略になります。
今回の問題は状態方程式に関する問題で容器(部屋)の中の気体粒子を色々操作する問題になります。
熱力学では非常に目にする問題になりますのでできるようになってほしいところです。
今回も頑張りましょう。
ちなみにですが、状態方程式や気体の法則に関する記事はこちらに示すとおりです。
- 気体化学・法則 まとめ ボイルの法則・シャルルの法則・状態方程式
- 混合気体と分圧・体積 原理と法則の理解
- 理想気体と実在気体の違い ファンデルワールスの状態方程式
- 気体分子運動論と圧力・内部エネルギーの定義
- 分圧の法則とボイルの法則 大学物理での導出
予め見ておくことをお勧めします。
問題 状態方程式
早速ですが、この記事で取り組む問題になります。
この問題を例に解説を行います。
重要なのは以下の3点です。
- 可動式のピストン・・・力が釣り合って稼働する→圧力の等価
- 密閉容器・・・全体の粒子数は変化なし
- 密閉容器・・・全体の体積は変化なし
問題を解く前の下準備
問題を解く前の下準備を行います。
大切なのはAとBがピストンで繋がれていると言うことです。
どういうことかと言うと、滑らかに動く可動式のピストンと言うことはAとBの圧力は常に等しくなっていると言うことを意味します(意外と見落とす)。
これで下準備は完了です。
解答・解説
この部屋は全て断熱材で出来ているため系に外界から流入した熱量は０であり、外界からの仕事は０です。
つまり、部屋を個別に見れば内部エネルギーの変化はありますが、系全体で見れば内部エネルギーは常に一定です。
