定圧加熱：一定圧力での膨張

1 · 予測

気体を一定圧力で加熱すると膨張します（定圧過程）。最終体積を大きくまで膨張させると、気体は周囲により大きな仕事をするでしょうか？

• 最終体積が大きいほど、気体がする仕事は小さくなります。
• 仕事は最終体積に依存しません。
• 最終体積が大きいほど、気体がする仕事は大きくなります。

2 · 準備

1. isobaric-heating プリセットを開いて Reset を押します。1 mol の気体は 24.9 L、300 K、一定圧力で始まります。
2. 容器の最終温度の読み出しを有効にします。
3. 各試行で目標（最終）体積を設定し、最終温度と仕事を記録します。

3 · データ収集

3回の試行について、最終温度 T₂（縦軸）を最終体積 V₂（横軸）に対してプロットします。原点を通る直線になりますか？

4 · 分析

1. 1回の試行について、P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa を用いて W_gas = P₁(V₂ − V₁) を計算し、次に T₂ = T₁·V₂/V₁ を求めます。両方を表と比較します。
2. W_gas = P·ΔV を用い、同じ一定圧力では体積変化が大きいほど気体のする仕事が大きくなる理由を説明します。

5 · 発展

1. T₂ 対 V₂ の直線はシャルルの法則です。一定圧力では体積と絶対温度は正比例します。P を固定した PV = nRT からこれが直接導かれる理由を説明します。
2. 定圧加熱で加えた熱の一部は仕事（膨張）に、一部は内部エネルギーになります。単原子気体（f = 3）では、加えた熱を多く受け取るのは仕事項と内部エネルギー項のどちらでしょうか？

この実験の物理

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