問3 図のように，ピストン付きのシリンダー内の気体をヒーターで加熱しながらピスト…
問1 ～問3 に答えよ。
問3 図のように，ピストン付きのシリンダー内の気体をヒーターで加熱しながらピストンを押 し込んで，気体に200 J の仕事をしたところ，気体の内部エネルギーは300 J 増加した。こ のとき気体がヒーターから得た熱量は何J か。下の1 ～5 のうちから一つ選べ。ただし，気 体と外部との熱のやりとりはないものとする。
ピストン シリンダー ヒーター
- 1 100300J−200J＝100Jとなります。
- 2 200された仕事の値そのままです。
- 3 300内部エネルギーの増加そのままで、仕事を引いていません。
- 4 400引くべきところを足した場合などに出る値です。
- 5 500300と200を足した値です。仕事をされているので引きます。
解説
正解は1です。熱力学第一法則では、気体の内部エネルギーの増加は、気体が得た熱量と、気体がされた仕事の和に等しくなります。内部エネルギーの増加が300J、された仕事が200Jなので、得た熱量は300から200を引いて100Jとなります。仕事を「された」のか「した」のかで符号が変わるので、向きを確かめてから当てはめます。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00005.htm）を加工して作成