熱力学の質問です。 上の空間Aは、断熱変化です。 下の空間Bは熱源があり温められます。 空間AとBの

熱力学の質問です。
上の空間Aは、断熱変化です。
下の空間Bは熱源があり温められます。
空間AとBの間には質量M断面積Sの断熱材でできたピストンが滑らかに動くようになっています。
はじめに単原子分子の理想気体が１molずつ、入っていて、力が釣り合っている状態から、空間Bの
温度を温めていきます。
そこでピストンをxだけ上に動かした時の、空間Bの気体に加えられた熱量Qを求める問題なのですが、
空間Aは断熱変化でピストンからされた仕事は、空間Aの内部エネルギーの変化と同じで、
Wと求められました。そして、
空間Bにおいて、熱力学第一法則より、Q＝空間Bの気体の内部エネルギーの変化＋空間Bの気体がした仕事で求められるということまで、理解できたのですが、
その空間Bの気体がした仕事＝W＋ピストンをもち上げた仕事（Mgx）と表される理由がいまいちわかりません。
自分的には、余計に足してしまってるような気がします。

基本的な考え方が、わかっていないのかもしれません。
そこら辺を教えください。

No.1 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/08/20 18:27

まずは基礎知識

仕事とはエネルギーの受け渡し量のことです
ゆえに仕事をすれば　された側のエネルギーは（仕事分だけ）増加し
仕事をした側はそれだけエネルギーが減少します

本題
WはAの気体がされた仕事　
これだけのエネルギーをAの気体は得た
与えたのはピストン、エネルギー保存則から　ピストンはWのエネルギーをAの気体に与えたことになる
それでいて　ピストンはxだけ持ち上がったのだからmgxの位置エネルギーを持っている（初めのピストンの位置を位置エネルギーの基準とした場合）
ということは　ピストンはW+mgxのエネルギーを得てそのうちWはAへ渡したということになる
これだけのエネルギー(W+mgx)をピストンに与えたものは何かと言えばそれは気体B
ゆえに、気体Bがピストンにした仕事は ピストンが受け取ったエネルギーに相当して　W＋ｍｇｘとなります

この回答へのお礼

とてもわかりやすくて、感動しました。
本当にありがとうございます。

お礼日時：2020/08/20 18:43