110Q091｜第110回 薬剤師国家試験 過去問

正答

1・2

この問題のポイント

熱力学第一法則は、系に入る熱Qと外界が系にする仕事Wを用いればΔU=Q+Wです。理想気体の内部エネルギーは温度だけで決まります。

解説

閉じた系では物質の出入りはありませんが、熱と仕事によるエネルギー移動があります。理想気体を定温で変化させると温度が一定なのでΔU=0となり、系へ加えた熱は系が外界へする仕事に等しくなります。断熱膨張ではQ=0で、系が外界へ仕事をする分だけ内部エネルギーが減少します。熱と仕事は経路関数ですが、その和で与えられる内部エネルギー変化は状態関数です。

選択肢の確認

1．定温過程において、系に加えられた熱量はすべて系がする仕事になる。：正答。理想気体では定温ならΔU=0です。
2．内部エネルギー変化は、系に加えられた熱量と系が外界からされた仕事の和で 表される。：正答。この符号規約でΔU=Q+Wです。
3．断熱過程において、系の体積が増加すると内部エネルギーも増加する。：断熱膨張では仕事をして内部エネルギーは減ります。
4．内部エネルギー変化は経路関数である熱と仕事からなり、それ自体も経路関数 である。：ΔUは状態関数です。
5．系が外界に対してする仕事は、不可逆過程の方が可逆過程より大きい。：同じ端状態なら可逆膨張が最大仕事を与えます。

覚えるポイント

QとWは経路、Uは状態。定温理想気体はΔU=0、断熱膨張は温度・Uが低下します。