熱と仕事

加熱する以外にも，気体に仕事をすることで気体の構成原子や分子の熱運動が激しくなり，気体の温度を上昇させられる．つまり，気体を加熱したり気体に仕事をすることで，気体の内部エネルギーが変化する．

例えば注射器に気体を閉じ込める．なめらかに動くピストンによる気体への仕事を $3$\displaystyle{ W\text{\hspace{1}}\[\text{J}\] }$ ，加熱による熱量を $3$\displaystyle{ Q\text{\hspace{1}}\[\text{J}\] }$ ，注射器内の内部エネルギーを $3$\displaystyle{ U\text{\hspace{1}}\[\text{J}\] }$ としたとき，内部エネルギーの変化は以下の式で表すことができる．

$3$\displaystyle{ {\Delta}U=Q+W }$

この式より，ピストン内部の気体の内部エネルギーの変化は気体に与えられた熱量とピストンによる気体への仕事の和で表せることが分かる．これを熱力学第1法則という．

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最終更新日：2025年9月25日