今回は 定積変化の吸収熱 について解説します。気体の状態変化のうち、 体積を一定 に保ったまま変化させることを 定積変化 といいます。

具体例をもとに考えていきましょう。ピストンがついたシリンダー内に絶対温度T[K]の気体n[mol]を封入し、熱量Q_in[J]を加えます。このとき、ピストンにストッパーを取り付け、ピストンが動かないよう固定します。すると、体積V[m³]は一定で変化しませんね。 定積変化 です。

定積変化では、気体が外部にする仕事W_out=0 になりますね。熱力学第一法則を使うと、
Q_in＝ΔU
となり、 気体が吸収した熱量はすべて内部エネルギーの増加 にあてられることになります。

気体n[mol]に熱量Q_inを与える定積変化により、気体の内部エネルギーが増加し、気体の温度はΔTだけ上がったとします。このとき 吸収熱Q_in と 上昇温度ΔT の関係は次式で表すことができます。

C_Vは 定積モル比熱 という定数です。 定積モル比熱C_V は、定積変化において物質1[mol]の温度を1[K]上昇させるのに必要な熱量を表します。 定積変化 では、熱量Q_inは モル数n 、 絶対温度T と 比例関係 にあることをおさえておきましょう。