高校物理

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5分でわかる!inとoutの関係

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5分でわかる!inとoutの関係

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この動画の要点まとめ

ポイント

inとoutの関係

熱力学15 ポイント1 全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
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熱力学第一法則 は、 気体の吸収熱Qin気体の内部エネルギーの増分ΔU気体が外部にした仕事Wout の間に成り立つ関係式です。
Qin=ΔU+Wout
でした。

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しかし、よく考えると、気体から 熱が外部に放出される場合 もありますよね。放出熱はQoutでした。また、 気体が外部から仕事をされる場合 もあります。それはWinで表されます。このようなinとoutの関係を整理しておきましょう。

inとoutは符号が逆になる

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熱量について、吸収熱Qinと放出熱Qoutの関係は以前に学習しましたね。
Qin=-Qout
のように 符号を逆にした関係 でした。

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気体が外部からされた仕事Winと、気体が外部にした仕事Woutも同じように考えることができます。下の図を見てください。

熱力学15 ポイント1 図

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外部が気体に仕事をするとはどういう意味でしょうか? ピストンがついたシリンダー内に気体が閉じ込められている場合、ピストンに力を加えて押し込んだとすると、まさに外部が仕事をしている状況ですね。はたらいている力に注目すると、 作用・反作用の関係 から、外部が気体を押す力と気体が外部を押す力は同じ大きさで、向きが逆です。したがって、
Win=-Wout
のように 符号を逆にした関係 になりますね。

熱力学15 ポイント1 くまちゃん囲み

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この関係式を熱力学第一法則に使うと、
Qin+Win=ΔU
と表されます。 気体の吸収熱と、外部が気体にする仕事の合計がすべて内部エネルギーの増加に使われる と捉えることができますね。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

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