高校物理についての質問に対して、親切に回答するスレッド

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2021/03/11(木) 19:55:47.11

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/19(日) 17:26:38.48

少し図を改良しました。
単位モル数についてモル比熱の定義からC=Q/ΔT…i
これは気体の種類によらない単位モルあたりの定圧比熱、定積比熱について成り立つ。
よって図に即せば、Q1の熱量が加えられて状態ＡからＢに変化する場合において
式iよりCv=Q1/ΔTという等号が成立するはずです。
同様にCp=Q2/ΔT
普遍気体定数もモル比熱の一種ですから式iを満たすはずです。
ここで定圧比熱などの場合は、圧力一定という条件から、PV平面上の経路が一つに定まるわけですが、モル比熱としての普遍気体定数は、少なくとも高校の教科書を見る限りでは、どのような圧力や体積の条件のもとでの温度変化における比熱なのか不明です。
よってPV平面上での経路が不明なわけですが、式iを満たすような熱量Q3を要する経路A→Dは存在するはずで、そのときR*=Q3/ΔTという等号が成立するはずです。
この等号が成り立つQ3をもたらす経路(T0からTへの状態変化時に満たすべき圧力や体積に関する条件)を具体的に教えてほしい、というのが問いです。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/19(日) 17:39:59.88

そもそももっと初歩の段階でつまづいている節もあります。
「らくらく突破気象予報士」という本には、kgあたりの比熱(つまり個々の気体別に異なる比熱)において
たとえば乾燥空気の気体定数について
「これは乾燥空気1kgを1K上昇させるために、287Jの熱量が必要ということを表す」とあります。
しかし別のページでの定圧比熱や定積比熱の説明では
「乾燥空気1kgを1K上昇させるために、1004Jの熱量が必要ということを表す」
「乾燥空気1kgを1K上昇させるために、717Jの熱量が必要ということを表す」
とあるのです。
ということは、少しでも温度変化において圧力や体積について一定じゃなかったら、不連続的に比熱が287Jから1004Jや717Jに変わるということなのでしょうか？
また、定積比熱よりも気体定数の方が小さいのも腑に落ちません。
定積比熱が既に「与えた熱量のすべてが空気の温度上昇に使われる」という比熱なのに、それよりも気体定数が小さいということは、気体定数に基づいて温度変化するというのは、もっと効率よく熱量が与えられている状況であることを意味することになると思います。
それはおかしくないでしょうか？

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/19(日) 17:52:56.38

気体の状態方程式で考えても
たとえば1molの気体について温度100Kで体積1m^3、気体定数Rの気体の圧力P1は
P1=100R
温度200Kで体積1m^3、気体定数Rの気体の圧力P2は
P2=200R
しかし前者と後者は定積変化の関係として結び付けられますから、前者から後者への状態変化は定積比熱に従っていなければならないでしょう。
P1からP2に変化するのに使われた熱量は状態方程式上はP2-P1=100Rと考えざるを得ません。
この100Rと定積比熱から導出されるP1からP2への変化に必要な熱量RvΔT=100Rvは明らかに不一致です。
このあたりも疑問です。

**ご冗談でしょう？名無しさん** · 2023/02/20(月) 12:36:55.72

教科書を攻撃して自慢したいだけか