理想気体の断熱過程

システムの内部または外部に熱伝達がない熱力学プロセスは、断熱と呼ばれます。

したがって、熱力学の第一法則によれば、内部エネルギーの変化は断熱過程で行われる仕事のマイナスです。

たとえば、断熱チューブで構成されるファイヤーピストンは、一方の端が閉じており、もう一方の端には可動プランジャーがあります。

チューブ内に綿球の小片を入れ、プランジャーを室温で急降下させると、熱を加えていないにもかかわらず綿球が発火します。これは断熱圧縮が原因で発生します。

ここで、体積が減少すると、行われた仕事は負になり、したがって、内部エネルギー変化は正になり、それに対応してガス温度が上昇する。

逆に、冷やした炭酸飲料のボトルを開けると、ボトルに閉じ込められたガスが断熱膨張を起こし、結果的に仕事がプラスになります。

その結果、内部エネルギーは対応する温度低下とともに減少し、蒸発した蒸気が目に見える雲に凝縮します。