熱力学 平成21年度夏学期 教員 国場敦夫

1.次の事柄について,それぞれ3,4行で説明せよ.数式を使ってもよい.

(1) 質量作用の法則とル・シャトリエの原理
(2) 相平衡条件とクラペイロンの式



2.

(1) カルノーサイクルおよびその効率について3,4行で説明せよ.
(2) 逆カルノーサイクルにより,0℃の水を冷やして30℃の部屋に熱を放出する「理想冷蔵庫」を
考える.0℃の水は毎秒5gずつ氷になるとすると,部屋に放出される熱は毎秒何J(ジュール)か.
ただし,氷の融解熱は320J/gとする.
(3) この冷蔵庫の消費電力は何kWか.



3.単原子理想気体を二つの部分からなる容器にいれ,外界から断熱する.図の様な圧力,温度,
体積の始状態において,二つの部分を隔てる内壁を熱を透す可動な壁にした.(外壁は変形しない
断熱壁のままであり,また内壁は物質は通さない).十分時間が経過するとある終状態になる.こ
の過程について以下の問に答えよ.答えはP,T,Vとlog(・)を用いて表すこと.




(1) 終状態の温度Tf,圧力Pf,気体1,2の体積V1,V2を求めよ.
(2) この過程における内部エネルギーの変化ΔUとエントロピー変化ΔSを求めよ.気体1だけを
2原子理想気体とした場合,ΔU,ΔSはどうなるか,述べよ.
(3) この過程と同じ始状態と終状態を持つ別の過程により気体に仕事をさせる.仕事が最大になる
のはどのような過程か,またその最大値Wを求めよ。



4.

(1) Cpを,エンタルピーHおよびエントロピーSの偏微分係数により表す式を与えなさい.

圧力がP=P0(一定値)のもとで
定圧熱容量 Cp=2R,熱膨張率 α=
となる物質があるとする(理想気体ではない).圧力をP0に保ったまま体積をV0から8V0にし
た.始状態の温度はT0であった.

(2) 終状態の温度T1を求めよ.ヒント:微分方程式 を積分すればよい.
(3) 物体の吸収する熱Qと内部エネルギー変化ΔU,エントロピー変化ΔSを求めよ.(2)がで
きなくてもT1を使って解答してよい.



5.時間があれば,授業の内容についての自由な感想,意見.批判も歓迎.何を書いても評点に関
係なし.なお,略解は近日中にWeb Pageにuploadの予定.





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