高校物理
5分でわかる!気体の仕事とP-Vグラフ
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この動画の要点まとめ
ポイント
気体の仕事とP−Vグラフ
これでわかる!
ポイントの解説授業
圧力が一定の時、仕事はP×ΔV
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まずは、圧力が一定の変化、つまり 定圧変化 のP−Vグラフを見てましょう。
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圧力Pが一定で、体積が増加しています。気体が膨張している状態ですね。このとき、気体が外部にした仕事は PΔV と表せます。グラフでは、どの部分になるでしょうか? 色が塗られている長方形の面積 ですね。つまり、 気体が外部にした仕事はPVグラフとV軸で囲まれた部分の面積 なのです。
圧力が一定でない時は、P-Vグラフの面積
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では、圧力が一定ではない場合はどうなるでしょうか?圧力が一定の時と異なり、(圧力P)×(体積の増分ΔV)で単純に計算することはできません。
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上のグラフは圧力が変化しているときのP−Vグラフです。圧力が変化しているので、PΔVでは計算できませんよね。しかし、 仕事はグラフの面積で表せる ということは変わりません。グラフにおいて 色を塗った部分が気体が外部にした仕事 です。
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気体が外部にした仕事は、グラフの面積から求められるということを覚えておきましょう。
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気体が外部にした仕事をP−Vグラフから求める方法について解説していきます。