等温圧縮：一定温度での仕事

1 · 予測

温度を一定に保ったまま気体を小さな体積へ圧縮します（等温）。さらに圧縮するには、より大きな仕事が必要でしょうか？

• 最終体積を小さくするほど、必要な仕事は小さくなります。
• 最終体積を小さくするほど、より大きな仕事（より負の Wgas）が必要です。
• 必要な仕事は最終体積によらず同じです。

2 · 準備

1. isothermal-compression プリセットを開いて Reset を押します。1 mol の気体は 49.9 L、300 K から始まります。
2. 気体にされた仕事の読み出しを有効にします。
3. 各試行で目標体積を設定し、気体がした仕事を記録します。

3 · データ収集

V₁ = 49.9 L として、3回の試行について W_gas（縦軸）を ln(V₂/V₁)（横軸）に対してプロットします。

4 · 分析

1. n = 1 mol、R = 8.314 J/(mol·K)、T = 300 K を用いて W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) を計算します。表と比較します。
2. 全ての試行で W_gas は負です。負の値の物理的意味と、V₂ を小さくすると W_gas がより負になる理由を説明します。

5 · 発展

1. 等温過程では ΔU = 0 なので Q = W_gas です。この圧縮中、熱は気体へ流入しますか、流出しますか？
2. 熱溜まりがなければ圧縮で気体が温まる理由を説明します。

この実験の物理

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