まぎらわしい状態変化に、 等温変化 と 断熱変化 があります。等温変化と断熱変化をP-Vグラフで表すと次のようになります。

同じ圧力P、体積Vからスタートしており、グラフの上側が等温変化で、下側が断熱変化です。形もよく似ていますよね。今回は両者の違いについて解説していきましょう。

まず等温変化の特徴をおさえましょう。等温変化とは、T=(一定)の変化です。PVの間にどのような関係が成り立つでしょうか。

状態方程式PV=nRTから、nとRは定数なので温度Tが一定ならば、nRTも一定の値になりますね。つまり 等温変化 では PV=(一定) なんですね。したがって、P-Vグラフは、反比例、単調に減少する分数関数であることがわかります。

一方で断熱変化はどうなるでしょうか？

ポアソンの法則 から PV^γが一定 になることがわかりますね。等温変化と同じように、体積Vが増えれば増えるほど圧力がどんどん減っていく単調減少です。したがって、「等温変化PV=(一定)のグラフ」と「断熱変化PV^γ=(一定)のグラフ」の形は似ているのです。

では、グラフはどう見分けたらよいでしょうか？ ポイントをお伝えしましょう。 γはC_P/C_Vであり1より大きい 値です。そのため、体積Vが増えると、 断熱変化PV^γ=(一定)のグラフの方が等温変化PV=(一定)のグラフより、Pが大きく減少します 。したがって、グラフは等温変化よりも断熱変化が下にくるのです。