110Q002｜第110回 薬剤師国家試験 過去問
熱力学における「閉じた系」において、熱、物質及び仕事のうち、外界とやりと りができるものだけをすべて挙げたのはどれか。1つ選べ。
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正解: 4
正答
4
この問題のポイント
閉じた系では、境界を越える物質の移動はありませんが、熱と仕事によるエネルギーの移動は可能です。開いた系、閉じた系、孤立系を、物質とエネルギーの二つの観点で区別します。
解説
熱力学的な系を囲む境界について考えると、閉じた系は系内の物質量が保たれる系です。一方、境界を通じて加熱・冷却されることや、膨張・圧縮などの仕事を受け渡すことは許されます。熱と仕事はいずれも物質そのものではなく、系と外界との間でエネルギーが移動する形です。物質も通過できるのが開いた系で、物質もエネルギーも通過しないのが孤立系です。
選択肢の確認
1．熱：熱は移動できますが、仕事も移動できるため、すべてを挙げた答えではありません。
2．物質：閉じた系では境界を越える物質移動を認めません。
3．仕事：仕事は受け渡せますが、熱も受け渡せるため不十分です。
4．熱、仕事：物質を移動させず、二つの形でエネルギーを交換できる組合せです。
5．物質、仕事：仕事は交換できますが、物質を含めているため誤りです。
6．熱、物質：熱は交換できますが、物質を含めているため誤りです。
覚えるポイント
閉じた系は「質量は閉じるが、熱と仕事には開かれている」と整理します。