写真の問題についてですが、真空内に気体が広がったとき仕事が0とはどういうことですか？逆に容器Bに気体

写真の問題についてですが、真空内に気体が広がったとき仕事が0とはどういうことですか？逆に容器Bに気体があった場合、容器Aの気体は仕事をしたことになるのですか？
気体の仕事は問題の中だとピストンを動かしたかどうかで決まるものではないのですか？解説おねがいします。

No.3 回答者： syotao 回答日時： 2023/10/07 16:59

気体の仕事は問題の中だとピストンを動かしたかどうかで決まるものではないのですか？。

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そのとおりです。
この問題の場合熱力学第一法則を
系の内部エネルギーの変化＝吸収した熱＋外部が系にした仕事
の形にした方がわかりやすい。すると気体が真空部分に充満する過程で
ピストンは動かないのだから外部が系にする仕事は0
またこの過程で熱の出入りは0だから
系の内部エネルギー変化が0、つまり内部エネルギーは変化せず
気体の膨張前後で温度も変化しないというわけです。

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/10/06 19:03

容器の壁もピストンも動かないのでは

外へ仕事のしようがありません。

仕事をするということは、気体以外に圧力がかかり、かつ「動く」
ということです。

No.1 回答者： ssawatake 回答日時： 2023/10/06 16:38

真空内に気体が広がるとは、気体の分子間距離が広がる。

例えば、地球の上空10mよ100mにある物体の方が位置エネルギーが大きい。

地球を分子と考えれば、分子間距離が広がる=より上空に別の分子が在る状態。
つまり別の分子の位置エネルギーが大きい。
全ての分子の分子間距離が広がる＝全ての分子の位置エネルギーが大きくなる。

1方でエネルギー保存則によれば、位置エネルギーが大きくなった分、何かのエネルギーが減らないといけない。

何かのエネルギーとは運動エネルギー。
運動エネルギーの総和を温度として観測してるから、気体の温度が下がる。
(エアコンや冷蔵庫、冷凍庫の原理）

結局、自前で全部やってるわけ。