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5分でわかる!等温変化と断熱変化

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この動画の要点まとめ

ポイント

等温変化と断熱変化

熱力学20 ポイント2 全部 空欄埋める

これでわかる!
ポイントの解説授業
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まぎらわしい状態変化に、 等温変化断熱変化 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。

熱力学20 ポイント2 等温変化と断熱変化のグラフ

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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。

等温変化は「PVが一定」の反比例

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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。

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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。

熱力学20 ポイント2 等温変化と断熱変化のグラフ

等温変化のグラフは断熱変化より下にくる

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一方で断熱変化はどうなるでしょうか?

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ポアソンの法則 から PVγ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PVγ=(一定)のグラフ」の形は似ているのです。

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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CP/CV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PVγ=(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。

熱力学20 ポイント2 等温変化と断熱変化のグラフ

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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