薬剤師国家試験出題項目

定圧過程、定容過程、等温過程、断熱過程

1 定圧過程

定圧過程とは、圧力変化がない過程のことである。定圧過程においては、定容過程(体積変化がない過程)と異なり、体積変化を考慮する必要がある。そのため、熱力学第一法則より内部エネルギー変化量は、以下の式で表される。

ΔU=q+w=q-p・ΔV


2 定容過程

定容過程とは、体積変化がない過程のことである。定容過程では、体積変化がないため、ΔV=0となり、仕事は、w=-p・ΔV=0となる。そのため、熱力学第一法則より内部エネルギー変化量は、以下の式で表される。

ΔU=q+w=q+0=q


3 等温過程

等温過程とは、温度変化がない過程のことである。内部エネルギーは温度に依存して変化することから、等温過程において内部エネルギーの変化量(ΔU)は0であると考えられる。このことから、熱力学第一法則より以下のように考えられる。「ΔU=q+w」のΔUに0を代入すると、「0=q+w」となり、q=-wが成立する。よって、等温過程においては、流入した熱は、すべて仕事に変換することができると考えられる。


4 断熱過程

断熱過程とは、熱の流入および流出がない過程のことである。断熱過程では、熱の流入および流出がないため、熱力学第一法則より以下のように考えられる。

ΔU=q+w=q-p・ΔV=0-p・ΔV=-p・ΔV

上記の式より、断熱過程では、内部エネルギーの変化量は体積変化(ΔV)により決定されると考えられる。

◇関連問題◇
第99回問92

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