・熱力学第一法則って何？？
・公式が覚えられない
・代入するときに符号を間違えてしまう
熱力学第一法則の式は
$$\Delta u=W+Q$$
で表されますが、『代入するときに符号を間違えてたり』『公式を間違って暗記』してしまったりして、使いこなせている人も少ないのではないでしょうか。
そこで今回は、熱力学の根幹でもある、『熱力学第一法則』について詳しく話していきます。
この記事を読めば、『熱力学第一法則の使い方』や『符号を間違えずに代入』したりすることができますよ。
✔この記事の内容
・熱力学第一法則は教科書通りに覚えるな！
・公式はイメージで覚える！
この記事の信頼性
浪人時に、勉強法と思考法を変えただけで、記述模試偏差値65以上、センター試験満点近くまで伸ばした『考え方』や『解き方』をギュっと凝縮してまとめています。
熱力学第一法則は熱力学のエネルギー保存の式！
熱力学における気体のエネルギーは、『内部エネルギー』と呼ばれていて、その値は
$$u=\frac{3}{2}nRT$$
で表されました。
それじゃ、この内部エネルギーを大きくしたければ、どうすればいいか考えよう！
もし、内部エネルギーが増加したのであれば、エネルギーは勝手には増えないので、外界と何らかのやり取りがあったことになります。
エネルギーの授受は、力学でやった仕事じゃないですか？
正解！あとは、熱[J]もエネルギーだったね！
【内部エネルギーが変化する原因】
➀外界から仕事を受ける・する
➁熱をもらう・放出する
以上2つが、内部エネルギーが変化する原因なので、内部エネルギー変化\(\Delta u\)は
$$\Delta u=W+Q$$
と表せます。
これが、一般的な参考書や教科書に書いてある説明だよね！
すごいわかりにくいです、、
なので、熱力学第一法則は、以下の形で覚えるようにしましょう。
熱力学第一法則の公式の覚え方
例えば、『最近太ってきたなぁ』と思うことありますよね。
運動しているのにも関わらず太るのは、食べたご飯が多くて、体の内部に脂肪として蓄積するからです。
熱力学第一法則もこれと似ていて、気体が『食べた』熱の一部は外部に対して『仕事』をして、残りは『内部エネルギー』として蓄積されるのです。
その考え方に基づいて、熱力学第一法則は、以下の形で覚えるようにしましょう！
熱力学第一法則
inとかoutとかありますけど、これは何ですか？
in,outは『気体を主役』として考えていて、以下のように考えればいいよ！
【熱Qについて】
\(Q_{in}\):気体が吸収した熱
\(Q_{out}\):気体が放出した熱
【仕事Wについて】
\(W_{in}\):気体が外部からされた仕事
\(W_{out}\):気体が外部にした仕事
まとめ：熱力学第一法則
今回は、熱力学第一法則について話してきました。
熱力学第一法則
上の形だと、イメージがつきやすいので、この形で覚えておくようにしましょう！
