雲の発生7(熱力学の第一法則)

今回は熱力学の第一法則について熱気球をイメージして考えます。

熱気球を上げる時、まずバーナーに火を付けます。するとしぼんでいた気球が膨らみ上昇していきます。もちろん気球の中の温度も上昇します。(電球のように見えるでしょうが気球と思ってください)

ここに熱力学の第一法則を当てはめてみます。

 Q = W + ⊿U

 Q : 気体に加える熱量

 W : 仕事に使われるエネルギー

 ⊿U : 内部エネルギーの増加分

しぼんでいた熱気球のバーナーに点火しQだけ熱量を加えると、そのエネルギーのうちW分は気球の膨張という仕事に使われ、U分は内部エネルギーを増加させ気球内の温度を上昇させます。

イメージを熱気球から気塊に変えて数字を加えてみました。(数字もイメージです)

気塊に熱量5を与えると、そのうち4が膨張という仕事に使われ、残り1が温度上昇という使われ方をします。

さて、熱力学の第一法則を理解すると断熱膨張で温度が下がる理由も分かります。

次回以降の記事で考えます。