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1モルの理想気体の体積V0断熱膨張させた(体積をα倍;初期圧力をP0とする)。そのときのした仕事Wと最終温度Tを求める。一原子分子理想気体の場合はCv=3/2R,γ=5/R 2/3 R=5/3であることに注意。また、ポアソンの関係式AdiabaticExpansion_1.gif を使う。

ポアソンの関係式

AdiabaticExpansion_2.gif

AdiabaticExpansion_3.gif

であるので、仕事Wは

AdiabaticExpansion_4.gif

AdiabaticExpansion_5.gif

で求めることができる。V= α V0の場合は

AdiabaticExpansion_6.gif

AdiabaticExpansion_7.gif

AdiabaticExpansion_8.gif

AdiabaticExpansion_9.gif

この仕事がすべて内部エネルギーEの増加に寄与する。従って、

AdiabaticExpansion_10.gif

AdiabaticExpansion_11.gif

または、

AdiabaticExpansion_12.gif

AdiabaticExpansion_13.gif

一原子分子理想気体の場合は、

AdiabaticExpansion_14.gif

AdiabaticExpansion_15.gif

AdiabaticExpansion_16.gif

AdiabaticExpansion_17.gif

または

AdiabaticExpansion_18.gif

AdiabaticExpansion_19.gif

従って、最終温度は初期温度のAdiabaticExpansion_20.gif倍となる。

なお、2原子分子の場合は γ → 7/5, Cv → 5/2 Rの置き換えをすればよい。

AdiabaticExpansion_21.gif

AdiabaticExpansion_22.gif

AdiabaticExpansion_23.gif

AdiabaticExpansion_24.gif

AdiabaticExpansion_25.gif

AdiabaticExpansion_26.gif

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