高圧ガス製造保安責任者 乙種機械 学識 練習問題 第14問: 理想気体の状態変化について、正しいものはどれか。

「等温変化では内部エネルギーが変わらないので…すべて外部への仕事になる」が正しい記述です。理想気体の内部エネルギーは温度だけで決まるので、温度が一定の等温変化では内部エネルギーの変化 ΔU が 0 です。

熱力学の第一法則 Q＝ΔU＋W から Q＝W となり、等温膨張で加えた熱量はすべて外部への仕事になります。「断熱圧縮すると…温度は変わらない」は誤りで、断熱圧縮では外部からされた仕事がすべて内部エネルギーの増加になるので、温度は上がります。

「定容変化では、加えた熱の一部が外部への仕事になる」も誤りで、体積が変わらなければ外部への仕事（p×ΔV）は 0 なので、加えた熱はすべて内部エネルギーの増加になります。「等圧変化では…絶対温度に反比例」は誤りで、シャルルの法則により体積は絶対温度に比例します。

「n が 1 のものは断熱変化、n が比熱比に等しいものは等温変化」は逆で、n＝1 は pV＝一定の等温変化、n＝κ が可逆断熱変化です。理想気体の等温変化では内部エネルギーが変わらず、加えた熱量と外部への仕事が等しくなります。