田原の物理〜たとえ話と微積分で物理が楽しくなる〜

Ｔｗｉｔｔｅｒで、物理の苦手な分野について聞いてみたら、「熱力学」という返事が多かったので、こちらに書きますね。

熱力学の解法原理の中心は、なんと言っても熱力学第一法則です。

そして、熱力学の目標は、「熱を求めること」です。

ところが、熱というのは、通常、直接測定することが難しいので、「熱力学第一法則」というエネルギー保存則を使って間接的に熱を計算するのです。

熱力学第一法則は、気体に外部から加えられた熱が、内部エネルギー変化と気体がした仕事の和で表されるというものなので、それぞれを計算して、熱力学第一法則へ代入します。

ところが、そのままでは形がそろっていないので、状態方程式を使って、ＰＶとｎＲＴを相互変換します。

問題文を読むときには、

１）単原子か、一般の気体か？　→それによって、内部エネルギーの表し方が変わる
２）ＰＶに統一すべきか、ｎＲＴに統一すべきか　→　問題で与えられていない量が何かで判断

の2点に注目しながら読みます。

解法を図でまとめると以下のようになります。



このように、解法の体系を理解して、それぞれの法則が、全体のストーリーの中で、どのような役割を果たしているのかをつかんでしまえば、熱力学は簡単になります。

フィズヨビでは、この解法体系にしたがって、実際に問題を解くやり方を説明しています。

2日もあれば、入試問題がすらすらと解けるようになりますよ。


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