熱と仕事 ◆熱 ○温度と熱 ・物体の温度を上げるのには熱が必要（ ） ・物体に熱を加えれば必ず温度が上が（ ） →温度と熱は同じで（ ） ○熱 ・ݗ温の物体から低温の物体へ移動する（ ）を熱という。 □よく使われてきた熱量の単位 ［ ］Û 1kcal=Cal=cal ◆仕事 物体に力Ｆを加えて״離ｄだけ動かしたときの仕事Ｗは Ｗ＝ Ｆ d 単位Û 【例題 2-1】 ①ࡐ量 50kg の置物を 40cm 持ち上げた．このときの仕事はい くらか。ただし重力加速度を 9.8m/s2 とする。 ②ࡐ量 50kg の置物を滑車を使って 40cm 持ち上げた。このと きの仕事はいくらか．ただし重力加速度を 9.8m/s2 とする。 —熱学5— ◆気体のする仕事 断面積Ｓのシリンダーに圧力ｐの気体が入っている。ピストンにか かる力Ｆは， ｄ Ｆ＝ 気体が圧力一定のままピストンを ｄだけ持ち上げるとき，気体のす る仕事Ｗは， ｐ Ｗ＝ このとき体積の変化は（ ）だから， Ｗ＝ となる。 【例題 2-2】 1.0cm3 の水が 1671cm3 の水蒸気になった。このとき水蒸気のする仕事はいくらか。ただし 圧力を１気圧（1.013 105N/m2）とする。 【例題 2-3】 室温 10℃における東京ドームの容積を 1.24 106m3 とする。圧力を１気圧（1.013 105 N/m2）に保ったまま 20℃まで暖めると，体積はいくらになるか。またこのとき空気のする 仕事はいくらか。 ◆仕事と熱 仕事→熱 例： 熱 →仕事 例： 変換の割合は（ ）で常に（ ） 仕事と熱は（ ）で、熱は（ ）の一種 —熱学6— ◎ミクロに見る 気体に仕事を加えた場合と、熱を加えた場合 【例題 2-4】日光華厳の滝の落差は 97m ある。水が落下するとき重力がする仕事が、す べて水温変化に使われるとすると、滝の上下での温度差はいくらになるか。ただし重力加 速度を 9.8m/s2、熱の仕事当量を 4.19J/cal とする。 ◆熱力学第一法則 気体に加えた熱−気体のした仕事＝（ ） ◎気体の内エネルギー・・・分子の（ ）の和 （式で書くと） 【例題 2-6】 1.0g，1.0cm3 の水に１気圧（1.013 105N/m2）のもとで 538cal の熱を加えたところ，1671cm3 の水蒸気になった．内エネルギーはいくら増加したか。 —熱学7— ◆まとめ ○気体のする仕事 圧力 p の気体の体積がΔV 変化したときの，気体のする仕事 W は， ○熱と仕事 1 cal= J ○熱力学第１法則 ある物体に Q の熱を加えたとき W の仕事をしたとすると、この物体の内エネルギーの変化DU は、 ◆◆◆ 物理演習（熱２） ◆◆◆ （別に配布するӕ答用紙の方を提出してください） 問１． ・仕事は（１）と（２）の積で表され，単位は（３）である。 ・熱は（４）の一種である。 ・熱と仕事は（５）である。 問２． (1)体重 50kg の人が 3 階の教室まで上った。教室のݗさを 9.0m、重力加速度 を 9.8m/s2 とすると、このときの仕事はいくらか。 (2)ポリ袋に 40L の空気を入れて暖めたところ、45L に膨張した。この空気の 圧力を 1 気圧（1.013 105N/m2）とすると、このとき空気のした仕事はいく らか。 問３．右図のように 20kg のおもりを 3.0ｍ落下させ，200ｇの水の 入った水槽中にある羽根車を回転させた。 (1)おもりのする仕事はいくらか。 (2)水の温度は何度上昇するか。 ただし重力加速度を 9.8m/s2、熱の仕事当量を 4.19J/cal とす 水 る。 問４．シリンダーの中の気体に 29cal の熱を加えたところ、ピストンが動いて 30J の仕 事をした。内エネルギーはいくら増加したか。 —熱学8—
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