熱力学第1法則
着眼点内部エネルギーの増加 = 吸収した熱 + 外からされた仕事。「した仕事」か「された仕事」かを最初に決める。
\Delta U=Q+W
Q: 気体が吸収した熱（放出なら負）、W: 気体が外部からされた仕事。気体が外部にした仕事を W' とすると W=-W' で、Q=\Delta U+W' とも書ける。
例題
1
気体に 500\ \mathrm{J} の熱を与えたところ、気体は膨張して外部に 200\ \mathrm{J} の仕事をした。内部エネルギーの変化を求めよ。
解答
Q=500\ \mathrm{J}、された仕事 W=-200\ \mathrm{J}。
\Delta U=500+(-200)=300\ \mathrm{J}
答 3.0\times10^2\ \mathrm{J} 増加
\Delta U=500+(-200)=300\ \mathrm{J}
答 3.0\times10^2\ \mathrm{J} 増加
2
熱を通さない容器の中の気体をピストンで圧縮し、外部から 150\ \mathrm{J} の仕事をした。内部エネルギーの変化と温度の変化を答えよ。
解答
断熱なので Q=0、W=+150\ \mathrm{J}。
\Delta U=0+150=150\ \mathrm{J}
答 内部エネルギーは 1.5\times10^2\ \mathrm{J} 増え、温度は上がる。
\Delta U=0+150=150\ \mathrm{J}
答 内部エネルギーは 1.5\times10^2\ \mathrm{J} 増え、温度は上がる。
注意教科書・問題によって W を「された仕事」とするものと「した仕事」とするものがある。問題文の定義に合わせ、自分の答案では最初に「W: 気体がされた仕事」と書いておく。
確認問題
1
気体が 300\ \mathrm{J} の熱を放出し、外部から 100\ \mathrm{J} の仕事をされた。\Delta U は。
答え
\Delta U=-300+100=-200\ \mathrm{J}（減少）