PV図






変化の始点と終点をドラッグすることができます。

気体の熱力学過程

気体は、気体の外部と熱エネルギーを交換しながら、温度が変化したり、膨張または収縮しながら、外部に仕事をしたりします。
気体の温度、圧力、体積などが変化するすべてのプロセスは、気体の熱力学過程になります。このうち、いずれかの変数が変化すると、他の変数にも影響を与えることになります。
私たちの周りでは、気体の熱力学過程を利用した多くの事例を見つけることができます。


  1. 自動車のエンジン内部では、急激な爆発が起こります。このとき、急激に膨張した気体が自動車のエンジンを作動させます。
  2. 冷蔵庫は、圧縮された気体を急激に膨張させながら内部の温度を落とします。
  3. 低気圧のように、上昇する大気は、温度が露点以下になると、雲を生成します。
  4. ポータブルガスバーナーを使用している間、ブタンガスが含まれているガスボンベがますます冷たくなります。
  5. ディーゼルエンジンは、空気を急激に圧縮させて発火点以上の温度を取得します。

等温変化 isothermal process

等温過程は、温度が一定の状態で一定量の理想気体が外部との取引した熱エネルギーがすべて体積変化に使用されるプロセスです。
気体の温度が一定の状態なので、気体に出入りするすべての熱が体積変化に使用されます。
等温変化で気体が熱を受けて、外部に仕事をするとき、熱を加えることは、100%仕事で変換されます。
この場合、気体は自由に膨張したり収縮することができる容器に入っていると仮定します。

定積変化 isochoric process

定積変化は、一定量の理想気体の体積が変わらず、熱エネルギーが温度に変化するプロセスです。
体積が変わらないので、外部にする「仕事」の量は「0」になります。つまり、吸収したり放出したりする熱エネルギーはすべてが気体の内部エネルギーの変化に使用されます。
つまり、伸びたり縮んだりせず、気体の温度だけ変化します。
この場合、気体は固い容器に入っていて体積が変わらず、容器は気体と熱交換をしていないと仮定します。

定圧変化 isobaric process

定圧変化は、一定量の理想気体の圧力が維持されながら体積が変化するプロセスです。
定圧変化では、気体に伝達された熱が仕事をするが、また、系の内部エネルギー(温度)も変化します。

断熱変化 adiabatic process

外部との熱エネルギーの出入りがないとき、一定量の理想気体の体積が膨張または圧縮されながら、気体の温度が変化するプロセスです。
例えば、エアコンや冷蔵庫の内部を流れている冷却材を圧縮された状態で、急激に膨張させると、温度が低下します。