気体のする仕事はピストンの動きをイメージする
物理が得意な秀樹
まずはグラフの確認をしようか。
物理が苦手な文子
過程A→Bの定積変化と過程C→Aの定圧変化はグラフから分かるけど，曲線部分の過程B→Cが断熱変化というのは，問題文をちゃんと読まないとわからないわね。
物理が得意な秀樹
同じような曲線に等温変化もあるからね。まずは，外部にする仕事の正負だ。
物理が苦手な文子
単純にピストンの動きで判断していいのよね。体積が増えていれば外部にした仕事は正，体積が減っていれば外部にした仕事は負，定積変化では外部にした仕事は0ね。
物理が得意な秀樹
そうだね。外部にした仕事が正なのは，過程B→Cだけなので，答えは②だ。
熱の出入りは熱力学第一法則で考える
物理が苦手な文子
熱を放出する過程は，すぐには分からないかな？
物理が得意な秀樹
まぁなんとなくは分かるかもしれないけど，しっかりと考えるには，この
グラフと温度の関係を確認しておこう。
グラフと温度の関係を確認しておこう。
物理が苦手な文子
グラフの右上の方が高温で，左下の方が低温ね。等温曲線は双曲線なのね。
物理が得意な秀樹
ここで，内部エネルギーの変化は温度変化に比例するから，熱力学第一法則を考えると，熱の出入りが分かるね。
物理が苦手な文子
まず，過程A→Bは
で，温度が上がっているから
。つまり，外部から熱を吸収しているわね。
で，温度が上がっているから。つまり，外部から熱を吸収しているわね。
物理が得意な秀樹
その通り！
物理が苦手な文子
過程B→Cは断熱変化だから，熱の出入りは0。過程C→Aは
で，温度が下がっているから
，ということは
になるから，外に熱を放出しているわね。
で，温度が下がっているから，ということはになるから，外に熱を放出しているわね。
物理が得意な秀樹
よくできたね。外部に熱を放出している過程はC→Aだけなので，答えは③だ。
断熱曲線は等温曲線よりも急！
物理が苦手な文子
グラフを見ると，Aが最も低温ね。あとは，BとCの温度関係が分かればいいんだけど・・・
物理が得意な秀樹
等温曲線と断熱曲線の違いはこんな感じだよ。
物理が苦手な文子
断熱曲線の方が等温曲線よりも急な傾きなのね。
物理が得意な秀樹
これを今の問題で考えてみるとこうなるよ。
物理が苦手な文子
そうか，CはBを通る等温曲線よりも下にあるし，BはCを通る等温曲線よりも上にあるから，いずれにしてもBの方が温度が高いのね。
物理が得意な秀樹
そういうことになるね。
物理が苦手な文子
温度の関係をまとめておくと，
物理が得意な秀樹
その通り。答えは④だ。
