20.6
キャンドル付きのスカイランタンを考えてみましょう。ろうそくの熱は、ランタン内の空気分子の内部エネルギーを増加させ、それが空気の膨張を引き起こし、ランタンを膨らませます。膨張により、ランタンの上の空気分子によって作業が行われます。膨らませたランタン内の空気密度が減少し、揚力が発生します。
この例では、システムの内部エネルギーの変化は、システムへの正味の熱伝達からシステムによって行われる正味の作業を差し引いたものに等しくなります。この方程式は、熱力学の第一法則として知られるエネルギー保存の一般化された形式です。
従来、Qは、熱がシステムに追加されるか、システムから除去されるかによって、正または負になります。また、W は、作業がシステムによって行われる場合は正になり、システムに対して作業が行われる場合は負になります。
どの熱力学プロセスでも、内部エネルギーの変化は経路に依存せず、システムの初期平衡状態と最終平衡状態にのみ依存します。したがって、内部エネルギーは状態関数です。
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