高圧ガス製造保安責任者 乙種機械 学識 練習問題 第12問: 閉じた系の気体の内部エネルギーが80 kJであった。この気体に外部から50 kJの熱を加えたところ、気体は膨張して外部に20 kJの仕事をした。運動エネルギーと

変化の後の内部エネルギーは110 kJです。閉じた系の熱力学の第一法則は、系が受け取った熱をQ、系が外部にした仕事をWとしてΔU＝Q−Wです。

Q＝50 kJ、W＝20 kJなのでΔU＝50−20＝30 kJとなり、内部エネルギーは80＋30＝110 kJになります。加えた熱の一部が外部への仕事に使われ、残りが内部エネルギーの増加になるという関係です。

「150 kJ」は外部にした仕事も内部エネルギーに足し、80＋50＋20とした値です。「50 kJ」は熱と仕事の符号を逆にし、80−50＋20とした値です。

「10 kJ」は熱も仕事も内部エネルギーから引き、80−50−20とした値です。「30 kJ」は変化量ΔUだけを答え、元の80 kJを足し忘れた値です。

したがって、変化の後の内部エネルギーは110 kJです。