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熱力学:状態方程式

熱力学:状態方程式 次の問題が分かりません。 どなたか教えていただけるとうれしいです。 体積V,絶対温度Tでの熱輻射の内部エネルギーUが、 U/V=σT^4(σは正の定数)で与えられ、輻射の圧力Pが PV=U/3という状態方程式で与えられる系を考える。 この系が準静的に断熱変化をしたとき、 VとTの間に成り立つ関係式として最も妥当なのはどれか。 1.TV^(1/3)=一定 2.TV^(2/3)=一定 3.TV=一定 4.TV^(4/3)=一定 5.TV^(5/3)=一定

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回答No.1

熱力学というか、光子気体でしょうか。 準静的な断熱過程なので、 PdV = -dU がなりたち、これにPV=U/3を代入すると、 (U/3V)dV = -dU 整理して -(1/3) dV/V = dU/U これを積分すると、比例係数をCとして U = C / V^(1/3) これをもう一つの式、U/V = σT^4に代入すれば C / V^(4/3) = σT^4 よって T^4 V^(4/3) = 一定 全体を4乗根して TV^(1/3) = 一定 というわけで答えは1だと思います。

ishigamin
質問者

お礼

ご回答頂きありがとうございます。 丁寧で分かりやすく、とても参考になりました。

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