熱力学で

質問

定積変化の説明に、「気体の体積を一定に保ち、状態を変化させる過程を定積変化という。」と書いてあったのですが、この状態を変化させる過程というのは固定から液体にまたは液体から気体というのも状態変化と言うし、でもこれは定積変化というのは気体だけの話だから固定から液体にまたは液体から気体という状態変化とは関係ないのでしょうか？
後、定圧変化の説明で「気体の圧力を一定に保ち、状態を変化させる過程を定圧変化という。」と書いてあったのですが、「気体の圧力を一定に保ち」というのは「気体の圧力を変えない」ってことでしょうか?って事は気体の圧力が変わらなければ、気体の体積も変わらないってことでしょうか？なぜかと言いますと、ピストンの中の気体で考えますと、ピストンって押していくと、気体の体積が小さくなって気体のいる部屋が狭くなって気体の中の分子が押される前よりも容器中の壁にぶつかる回数が多くなるじゃないですか？それって気体の圧力が増しているって事ですよね？
って事は体積が小さくなれば気体の圧力が増える、なら体積が変わらなければ、気体の圧力も変わらないってことにはならないでしょうか?
そもそも気体の圧力と気体の体積、気体の温度などシャルルの法則やボイルの法則とかもあってごっちゃになっていて困っています。
シャルルの法則で質量一定で、気体の圧力一定と書いてあったのですが、それって定圧変化の事を言っているのでしょうか?

回答No.1

hitokotonusi · ベストアンサー

一般論として、中で何がおきていようが、体積が変わらない変化が定積変化、
圧力が変わらない変化が定圧変化、温度が変わらなければ等温変化です。
なので、途中に相転移(気体から液体への変化など)はあってもかまいません。

ただ、相転移が絡むと話がいろいろ複雑になりますから、熱力学の最初のほうで
気体として理想気体のみを扱っているような場合であれば、変化の開始から終了まで全て気体であると考えます。(そもそも理想気体は液体にも固体にもなりません)

＞って事は気体の圧力が変わらなければ、気体の体積も変わらないってことでしょうか？

圧力が一定でも気体の体積は変わります。その場合には温度が変化します。

＞気体の体積が小さくなって気体のいる部屋が狭くなって気体の中の分子が押される前よりも容器中の壁にぶつかる回数が多くなるじゃないですか？

圧力一定の条件でこの操作をすると、変化の過程で気体分子の運動エネルギーが取り去られて気体が動く速さが遅くなります(温度が低下する)。このため、壁と壁の間の距離は短くなるのですが、同時に気体分子の速度も遅くなるため、はね返る際に分子が壁に与える力積の大きさが小さくなり、結果として圧力は変わりません。

回答No.2

noname#96418

>そもそも気体の圧力と気体の体積、気体の温度などシャルルの法則やボイルの法則とかもあってごっちゃになっていて困っています。

シャルルの法則もボイルの法則も、状態方程式
P V = n R T
の特別な場合ですよね。
この式がわかっておれば、いろいろな場合に対応できるのではないでしょうか。