【演習】状態変化のまとめ

物理【熱】第15講『状態変化のまとめ』の講義内容に関連する演習問題です。
講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

問題

なめらかに動くピストンが付いた容器に理想気体を閉じ込めた。
このときの気体の圧力，体積，温度はそれぞれ1.0×10⁵Pa，4.0×10^-3m³，4.0×10²Kであった（状態A）。
以下の各問に答えよ。

[Level.1]
状態Aから温度を一定に保ったまま，体積を2.0×10^-3m³にした（状態B）。
状態AB間の気体の内部エネルギーの変化と，状態Bでの気体の圧力を求めよ。

[Level.2]
次に，状態Bから体積を一定に保ったまま，圧力を1.0×10⁵Paに戻した（状態C）。
状態BC間に気体がした仕事と，状態Cでの気体の温度を求めよ。

[Level.3]
次に，状態Cから圧力を一定に保ったまま7.0×10²Jの熱量を与え，状態Aに戻した。
状態CA間に気体がした仕事と，内部エネルギーの変化を求めよ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
内部エネルギーの変化：0J
圧力：2.0×10⁵Pa

[Level.2]
気体がした仕事：0J
温度：2.0×10²K

[Level.3]
気体がした仕事：2.0×10²J
内部エネルギーの変化：5.0×10²J