等温変化

等温変化 とうおんへんか

気体の温度を一定に保ったまま気体の状態を変化させることを、等温変化といいます。


等温変化においては、気体と外部に熱のやりとりがあっても、内部エネルギーが変化しません。これは、次のようにして確認できます。

変化前の内部エネルギーU_1は、以前の記事より:
U_1=(3/2)nRT
です。

変化後の内部エネルギーU_2は、温度が変化しませんから、Tは上の式と同じであり:
U_2=(3/2)nRT
です。

ΔU=U_2ーU_1=0
となります。


ΔU=Q+W
であり、これが0と等しいことから:
Q=-W
という関係が等温変化においては成り立ちます。


状態方程式「pV=nRT」から、等温変化の場合は、「pV」が常に一定であることがわかります。

すなわち、体積Vと圧力pは反比例の関係にある、ということです。これはボイルの法則に他なりません。
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