• 締切済み

気体の熱力学で温度差∝圧力???

小生は60歳代、高校物理で習った経験しかありませんが最近、暇に任せて気体の熱力学という本を読んでいたら我流で変な解釈に請ってしまいました。しかし意味がわかりません。 (1)比重=質量/体積、 (2)比重×比熱≒一定値、 (3)熱量=比熱×質量×温度差  (4)熱量=体積×圧力 という基本的な式を本から拾い出し変形していくと・・・ 熱量=比熱×(  質量 )×温度差   =比熱×(比重×体積)×温度差   =(比熱×比重)×体積×温度差   =体積×(比熱×比重×温度差)   =体積×(  圧力     ) ∴ 圧力=(比熱×比重)×温度差 よって圧力は温度差に比例する??? コンピュータのシステムエンジニアを永いことやっていたので何でもかんでもこじつけて考えるクセがついてしまいました。 上記の式は全くのナンセンスなのか、何かの意味をもつのか? どなたかコメントをください!

みんなの回答

  • okormazd
  • ベストアンサー率50% (1224/2412)
回答No.2

ちょっと式が違っています。 (1)密度=質量/体積 したがって、 圧力=(比熱×密度)×温度差 です。 これらは、次元解析という手法で、調べられます。簡単のため、単位を使って調べてみます。[/]は分数の横棒と同じで、分数の計算です。 圧力:[Pa]=[N/m^2]=[kg・m/(s^2・m^2)] 比熱:[J/kg・K]=[kg・m^2/(s^2・kg・k)] 密度:[kg/m^3] 温度差:[K] (比熱×密度)×温度差 =([kg・m^2/(s^2・kg・k)])×[kg/m^3]×[K] =[kg・m/s^2・m^2]=[N/m^2]=[Pa]=圧力 です。 式はあっていますが、 定積変化じゃないと、密度が変わってしまうので、温度差には比例しなくなります。

  • gohtraw
  • ベストアンサー率54% (1630/2966)
回答No.1

 気体の状態方程式 pV=nRT(p:圧力、V:体積、n:気体のモル数、R:気体定数、T:温度) において体積およびモル数が一定のとき温度がT→T’と変化すると p’V=nRT’ が成り立ち、両者の差をとると V(p-p’)=nR(T-T’) となるのでこの条件下で「圧力変化」は温度差に比例するとはいえます。

missan307
質問者

お礼

定積変化であろうことは気が付いていたんですが、もうひとつ モル数一定すなわち質量固定(個々の分子1個について)という条件が必要なんですね。指摘されてみてハッと気が付く。学校の勉強と違って、式を鵜呑みするんじゃなくって自分の頭で確認する世界なので面白いんですが一人でやってると中々進みませんね。痛感しました。コンピューターのシステム開発も「学校の秀才」よりもどちらかといえば落第性的な自由な発想とひらめきが不可欠でしたが退職後もその癖がぬけません。 コメントをありがとうございました。

関連するQ&A

  • 二つの気体を混ぜた時の温度の求め方

    二つの異なる気体を混ぜ合わしたとき、その混合気体の温度が 何度になるかの計算をご存知の方がおられましたら、アドバイス願います。 二つの気体は比重・比熱、温度、体積、圧力とも全て異なります。 文献等も何を調べてよいか分からず、困っております・・・。

  • 熱力学の問題なのですが、

    熱力学の問題なのですが、 熱力学の問題なのですが、 初期状態において圧力1atm, 温度27℃, 体積0.02m3 である気体が以下のプロセスで元の体積の1/2になった。圧縮された気体の圧力を求めよ。また、そのときの仕事、エントロピー変化および熱量を求めよ。なお、気体定数R=8.3J/mol・K, 定積比熱Cv=20J/mol・K, 定積比熱Cp=28J/mol・K, 比熱比rは1.4とする。 1)等温圧縮の場合 2)断熱圧縮の場合 という問題がわかりません。どなたか教えてください。よろしくお願いします。

  • 熱力学の問題が分からなくて困っています。

    摩擦も漏洩もないシリンダー・ピストンの中に入っている気体が体積V1の状態1からV2の状態2へ準静的に変化した。ただし気体は熱的完全ガス気体の質量はm単位質量当たりの気体定数はRとする。 (1)気体の温度Tは変わらなかったとすると気体が放出する熱量Qはいくらか? (2)気体の圧力Pは変わらなかったすると気体の温度比T2/T1はいくらか?ただしT2は状態2における気体の温度T1は状態1における気体の温度とする。 (3) (2)において気体が熱的完全ガスでもあるとする。気体が放出する熱量Qを温度以外の変数または定数を用いて表せ。ただし気体の定圧比熱をcpとする。 どなたか教えてください。お願いします。

  • 初期状態において圧力1atm, 温度27℃, 体積0.02m3 である

    初期状態において圧力1atm, 温度27℃, 体積0.02m3 である気体が等温圧縮され元の体積の1/2になった。圧縮された気体の圧力を求めよ。また、そのときの仕事および熱量を求めよ。なお、気体定数R=8.3J/mol・K, 定積比熱Cv=20J/mol・K, 定圧比熱Cp=28J/mol・K, 比熱比γは1.4とする。 という問題がわかりません。どなたかご教示よろしくお願いします。

  • 熱力学のこの問題が解けなくてかなり焦っています。

    熱力学のこの問題が解けなくてかなり焦っています。 どうか教えてください。 摩擦のないシリンダー・ピストンの中に入っている気体が、圧力P1の状態1からP2の状態2へ準静的に変化した。ただし、気体は熱的完全ガス、気体の質量はm、単位質量当たりの気体定数はRとする。 このとき、気体の温度Tは変わらなかったとすると、気体に加わった熱量Qはいくらか? という問題です。 お分かりになる方、よろしくお願いします。

  • 気体の圧力について

    気体の圧力について教えて下さい。 263ml入る容器に85℃の液体を245グラム入れ封をした。20℃の時の容器内の気体の圧力を求めよ、ただし気体の温度は一定とする。 水の比重と容積から内容量を出して容積-内容量で気体の体積を出しました。 85℃時、263-252.9=10.1 20℃時、263-245.4=17.6 気体の体積は圧力に反比例する、ということから 10.1÷17.6=0.57←単位はPa? 57KPaが答えみたいなのですがこの0.57がなぜ57KPaになるのか理解出来ません。 またこの数値を気体の状態方程式で求める事が出来るのでしょうか? P=nRT/V 57=nR(20+273)/17.6 代入するなら上記の数値でしょうか? よろしくお願いします。

  • 熱力の定積比熱と定圧比熱の導入部について

    熱力学では、熱の流出入=内部エネルギー変化+外部にする仕事(圧力x体積変化) という事になります。定積比熱の表現は体積変化がないので、内部エネルギーだけで表示できるので極めてわかりやすいですが、定圧比熱になると理解しにくくなります。定圧比熱を表示する式では圧力一定という条件で熱を温度で微分するとか、さらに最終的には定積比熱を使って表示したりします。定積比熱を使って定圧比熱の式を導く解説をお願いしたいのですが。定積比熱は冒頭のとおり、体積一定ということです。圧力一定による変化の一部を体積一定として表現するのかなと思いますが。 また、熱力学の本は必ずこのことを説明しますが、その先にどのような展開があるのでしょうか。例えば、定圧比熱と定圧比熱の差を求めさせたりする教科書がいっぱいあります。他の分野どのように繋がるのでしょうか。なお、流体力学の本にもこのことが書いてありますが、その後の展開がわかりません。状態方程式を使うことはありますが、この部分だけ浮いている感じがします。

  • 熱力学の問題が分かりません教えてください

    ある気体が体積V1からV2に可逆的に膨張したとする。また、気体の質量m膨張前の気体の温度と圧力はそれぞれT1,P1膨張後の気体の温度と圧力はそれぞれT2、P2、ガス定数Rとする。ただしこれら以外に必要な記号は自分で定義してその説明を記しておくこと。また気体はすべて理想気体であると仮定せよ。 1この膨張が断熱的に行われた場合の膨張後の温度を膨張前の状態量と膨張後の体積および比熱比kとを用いて表現せよ。ただしその表現は熱力学の第一法則から導きその導出過程を丁寧に示すこと この膨張が等温的に行われた場合の膨張後のエントロピーを膨張前の状態量と膨張後の体積とを用いて表現せよ。ただしその表現は熱力学的の第二法則及び第一法則から導きその導出過程を丁寧に示すこと。 すいませんさっぱりわからないので教えていただけると助かります。

  • 熱力学の問題です。

    熱力学の問題です。 気体の等温変化において (圧力)×(体積)の一定値、温度、空気の比体積(101.3[kPa],298[K]において) が与えられている時、pV = mRTを用いて空気の気体定数を求めるんですがわかりません。 (このRは一般気体定数ではなく空気の気体定数です。) 空気の質量の質量を最初に求めたいんですが (101.3[kPa],300[K],50[ml]における) 気体定数が使えないのでどう求めればいいのかわかりません。 どなたか解き方をおしえてください。 空気の分子量はわからないものとしています。

  • 熱力学の問題の解答を教えてほしいです。

    圧力P、体積V、の1モルの理想気体がある。 これを圧力を一定に保ったまま体積が二倍になるまでゆっくりと膨張させた。 気体の定積比熱Cv、気体定数をRとする。 1.気体の膨張前と膨張後の温度はそれぞれいくらか? 2.気体の内部エネルギーは増えたか減ったか?変化量はいくらか? 3.気体が外部に対してした仕事はいくらか? 4.気体が外部から得た熱量はいくらか? わかる方がいらっしゃったらお願いします。