Transcript 7日目

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14日目 1月13日
15日目 1月20日
16日目 1月27日
本日の課題
口頭報告レポート押印
前回押印したレポートの回収
口頭報告の進め方についての説明
講義（4章），班で討論
1回目口頭報告
1回目口頭報告答あわせ，講義（5章）
3・4章についての小テスト，講義（5・6章）
講義（6章の続き）
2回目口頭報告課題の発表
講義（6章の続き），班で討論
2回目口頭報告
2回目口頭報告の答あわせ，エンジンの効率
小テスト，まとめ
定期テスト
口頭報告の準備
1
気体を圧縮するとなぜ圧力が上がるか？
• 分子が隙間なく詰まるから？
それは液体．（気体の体積は液体の体積の約1000倍）
• 分子間の距離が近くなるから？
分子間にバネはない．気体なので分子間力は無視でき
るほど小さい．しかも分子間力は基本的に引力．
• もとにもどろうとする力がはたらくから？
内壁に分子のぶつかる頻度が増える．
→内圧が上がる．→内圧＞外圧となる．
→内圧＝外圧となるまで膨張しようとする．
※ 分子には知性はないので「もとの状態」を覚えてい
て行動することはない！
• 狭いところに閉じ込められるから？
2
分子は狭いから広がろうとは思わない．
重り ＝ 力学的周囲
宇宙
系
恒温槽 ＝ 熱的周囲
P59 図４－３
3
力学的周囲 DEmech
w
系
q
DE
DEtherm
熱的周囲
宇宙
DEuniv = 0
系
DE K


DE P
DE
DEel
K, trans
3
2
T により
k BT
分子集合
変化
状態に
（Tに比例） より変化
電子
状態に
より変化
4
問題１
理想気体を断熱圧縮させると
温度はどうなるか？
• 圧縮しているのだから温度が下がる？
PV=nRT
• 断熱だから温度は変わらない？
5
問題１
理想気体を断熱圧縮させると
温度はどうなるか？
力学的周囲 DEmech
w
系
q
DE
DEtherm
宇宙
DEuniv
熱的周囲
6
断熱圧縮
おもりが下がると
力学的周囲の
エネルギー
（DEmech）は減少
エネルギー
の流れ
系
D E mech  P D V
系の内部エネルギーDEは増加
7
断熱圧縮
ビデオ教材
断熱圧縮により発火も可能 → ディーゼルエンジン
8
モデル図
断熱条件で気体を圧縮した場合
力学的周囲
圧縮
熱的周囲
宇宙
断熱
系
エネルギー図
力学的周囲
宇宙
DE mech
w
系
E
q
熱的周囲
DE therm
DE univ= 0
DEtherm = 0
9
理想気体の断熱圧縮
-
力学的周囲 DEmech
+w
+
系
q
DE
0
宇宙
DEtherm
熱的周囲
DEuniv = 0
0
系
+
DE K
T
0
DE P
DE
0
DEel
分子集合 化学反応
状態
10
断熱圧縮と等温圧縮
• 特別な断熱材を使わずに断熱圧縮をすること
ができるか？
• 気体を圧縮する時に温度を一定にするため
にはどうすればよいか？
11
P60
質問 ４－３
理想気体を1atmの外圧下で断熱膨
張させると温度が上がるか，
それとも下がるのか？
注： 外圧をかけた状態で膨張させる
ためには減圧すればよい．
雲の発生実験
• 外圧一定だからｗ＝０？
12
P50 例題３－１
Heガスを等温圧縮したときの内部エネルギー変化
は，正・負・ゼロのいずれか．分子論的理由も添えて
答えよ．ただし，Heガスは理想気体とする．
系
0
0
0
DEK
DEP
DEel
T
V
化学反応
DE
0
13
問題２
理想気体を等温圧縮したときの
DE mech， DEtherm，w ，q の符号は？
14
理想気体の等温圧縮
-
力学的周囲 DEmech
+w
0
系
q
DE
-
宇宙
DEtherm
熱的周囲
DEuniv = 0
+
系
0
DE K
T
0
DE P
DE
0
DEel
分子集合 化学反応
状態
15
モデル図
等温条件で気体を圧縮した場合
力学的周囲
圧縮
熱的周囲
宇宙
系
理想気体
等温
エネルギー図
力学的周囲
宇宙
DE mech
w
系
E
q
熱的周囲
DE therm
DE univ= 0
DE = 0
16
モデル図
断熱条件で気体を圧縮した場合
力学的周囲
圧縮
熱的周囲
宇宙
断熱
系
エネルギー図
力学的周囲
宇宙
DE mech
w
系
E
q
熱的周囲
DE therm
DE univ= 0
DEtherm = 0
17
モデル図
定積・等温条件で発熱反応が起こった場合
力学的周囲
定積
熱的周囲
宇宙
系
発熱
等温
エネルギー図
力学的周囲
宇宙
DE mech
w
系
E
q
熱的周囲
DE therm
DE univ= 0
DE mech= 0
18
エンタルピーとはなにか？ （ｐ６１）
定義
P一定のとき
H  E  PV
DH  DE  PDV
 D E  D E mech
  D E therm  q
圧力一定のときエンタルピー変化＝系の吸熱量
エンタルピー ＝ 熱含量
19
力学的周囲
P DV
系
宇宙
DH
DE
熱的周囲
Ｐ６２ 図４－６
定圧過程では
w   PDV
q  DH
DH  DE  PDV
20
問題３
300 K，1 atm の定温・定圧条件下において，
SO 2 ( 気体 ) 
1
2
O 2 ( 気体 )  SO 3 ( 気体 )
という反応が起こったとき，以下の量の符号はどうな
るか．ただし，この反応は発熱反応である．
DH， PDV ，DE， DEel
21
力学的周囲
－
？
－
DH＝ DE＋ PDV
P DV
系
DE
DH
熱的周囲
DH＝－99.2 kJ/mol
PDV＝－1.2 kJ/mol
DE＝ DH－ PDV ＝－98.0 kJ/mol
22
様々なエネルギーの値の比較 （ｐ６４）
•共有結合： 約500 kJ/mol → Eel
水素の燃焼熱： 約500 kJ/mol
•水素結合： 約20 kJ/mol → Ep
水の蒸発エンタルピー： 40 kJ/mol
•ファンデルワールス力： 約1 kJ/mol → Ep
アルゴンの蒸発エンタルピー： 6.5 kJ/mol
•PV仕事（300 K，1 atmで1 molの気体発生）： 2.4 kJ/mol
•分子運動のエネルギー（300 K，RTの値）： 2.4 kJ/mol
多くの場合
DH  DE  PDV  DE
23
エアコン（ヒートポンプ）のしくみ
冷房
圧縮機（ポンプ）
低圧
高圧
熱
熱
電気
エネルギー
室内：低温
室外：高温
膨張弁
24
エアコン（ヒートポンプ）のしくみ
暖房
圧縮機（ポンプ）
高圧
室内
低圧
熱
電気
エネルギー
熱
室内：高温
室外：低温
膨張弁
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