定義:
*等温プロセスは、一定温度で発生する熱力学的プロセスです。
重要な特性:
* 一定温度: システムの温度は、プロセス全体を通して同じままです。
* 熱伝達: 一定の温度を維持するために、熱をシステムに出入りすることができます。
* 完了: システムが拡大または契約するにつれて、作業は等温プロセス中に行われます。
* 内部エネルギー: システムの内部エネルギーは一定のままです。温度は一定であるため、システム内の分子の平均運動エネルギーは変わりません。
* 理想的なガス法: 理想的なガスの場合、等温プロセス中に圧力と体積が反比例します(p₁v₁=p₂v₂)。
例:
* 氷の融解: 氷は一定温度(0°C)で溶け、氷に吸収される熱は水分子間の結合を破壊するために使用され、状態の変化をもたらします。
* 水の蒸発: 水は一定温度(100°C)で沸騰し、熱を吸収して液体の水を蒸気に変えます。
* ピストン付きシリンダー内でのガスの拡張: 熱貯水池(大きな熱浴など)と接触している間にガスがゆっくりと膨張することができる場合、貯水池からのガスに熱が流れるようにすることで温度を一定に保つことができます。
重要性:
*等温プロセスは、科学と工学の多くの分野で重要です。
* 熱力学: システムで熱と作業がどのように相互作用するかを理解する。
* 化学: 一定温度で発生する化学反応の分析。
* エンジン設計: エンジンのパフォーマンスの最適化。
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