物理

熱力学

気体を主な題材に、ミクロな分子運動とマクロな圧力・温度・体積の関係を結びつけて学びます。

• 公式ページ
• 章末問題
• よくある間違い
• 頻出解法パターン

この単元のトピック一覧

• 気体分子運動論 気体は無数の分子が飛び回っている集まりであることから出発し、分子が容器の壁に衝突することで圧力が生まれるしくみを、力学の基本法則を使って確かめます。
• 状態方程式(ボイル・シャルルの法則) 気体の圧力・体積・温度の関係を表す実験法則(ボイルの法則・シャルルの法則)を整理し、それらを1つにまとめた状態方程式 $pV=nRT$ を学びます。
• 熱力学第一法則 気体に出入りする熱と仕事、そして内部エネルギーの変化を結びつける熱力学第一法則 $\Delta U = Q + W$ を、符号の意味とあわせて学びます。
• 定積変化・定圧変化 体積が変わらない定積変化と、圧力が変わらない定圧変化について、仕事・熱量・内部エネルギーの関係を、p-V図とあわせて学びます。
• 断熱変化とサイクル 熱の出入りが一切ない断熱変化の特徴と、気体がもとの状態に戻るサイクル(循環変化)における仕事とエネルギー保存の関係を学びます。
• 熱機関と熱効率 高温の熱源から熱を受け取り、仕事を取り出して低温の熱源に熱を捨てる熱機関のしくみと、その性能を表す熱効率 $e=W/Q_{in}$ の求め方を学びます。