窓や扉は閉まっているが隙間から、空気が出入りしている部屋に電気ストーブが合って、ストーブをつけると、5℃上昇したんです。この時、部屋の空気は理想気体の状態方程式にしたがっているみなす事にします。
 この時の部屋の中にある空気の持つ全エネルギー(部屋の中にある全空気分子の運動エネルギー)は、ストーブをつける前後で、どう変化するんですか?その理由も教えてください。お願いします。

A 回答 (1件)

質問の意図が何処にあるか、解りかねますので、少しヒントを書いておきます。



理想気体については以下の性質があります。
dU=Cv*dT
dU:内部エネルギーの変化
Cv:定容モル比熱
dT:温度変化

pV=nRT
p:圧力
n:モル数
R:理想気体定数
T:絶対温度

Cp-Cv=R
U=(3/2)RT・・・・・1原子分子の内部エネルギー
U=(5/2)RT・・・・・2原子分子の内部エネルギー
Cv=(7/2)R・・・・・2原子分子の定容モル比熱
Cp=)9/2)R・・・・・2原子分子の定圧モル比熱
空気は2原子分子です。

外気と通じていますから圧力は一定でしょう。
pV=nRTから部屋の空気のモル数nが求まり、
定圧モル比熱Cpを用いて、増加した熱量(Q=n*Cp)を求めると、
それが全エネルギーになるでしょう。

参考URL:http://www2c.airnet.ne.jp/phy/phy/35.html#1
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結合エネルギーとイオン化エネルギーは全く違います。
結合エネルギーというと、たとえばH3C-CH3という分子(エタン)があったとして、このC-C結合が均等に解裂する場合に必要なエネルギーがC-C単結合の結合エネルギーです。
ようするに、共有結合が均等に切れて(ホモリシス)、二つのラジカルができるときに必要なエネルギーです。

一方、H3C-CH3のイオン化エネルギーというと、この分子から電子を一個飛ばしてエタンのラジカルカチオンを作るときに必要なエネルギーです。
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 冷たく感じられる(熱を吸収する)時の事だけをエネルギーの出入りがあると
 いうのでしょうか?

 サッカーボールに空気を入れる際、注入口が熱くなることはエネルギーの出入りが
 ないのでしょうか?
 どなたかわかりやすくご教授ください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

「固体、液体、気体が別の状態に変化するときにはエネルギーの出入りがある。」
これは「潜熱」という熱の出入りを説明しているのです。
たとえば0℃の氷が溶けて0℃の水になるとき。温度は変わりませんが、ここでは氷に熱が注入されることによって溶けている(固体が液体に変化した)のです。
氷1gが溶けるのに必要な熱量は約330ジュール(=80カロリー)です。

しかし、熱の出入りは「潜熱」(温度変化を招かない、隠れた熱という意味)だけではありません。例えば1gの水に1カロリーの熱を加える(与える、吸収させるといってもいい)、温度が1℃上昇します。
例)20℃の水1gに1カロリー加えると温度は21℃に上昇する。
です。
この逆も成り立ちます。氷を浮かべたジュースの温度が下がるのはジュースから熱が奪われた(出て行ってしまった)からですね。
こちらは「顕熱」(目に見えてわかる、温度変化を招く熱)といいます。

このように「温度が変化する」ということはすべて「熱の出入りがある」ということです。

さて、では「熱」とはなんでしょうか。いったい実体として何が「出入り」するのか?。
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ご質問の「サッカーボールに空気を入れる際、注入口が熱くなる。」時、ポンプを大変なエネルギーを掛けてピストンさせてますね。そのエネルギーが内部の空気の温度上昇となり、ついでに口金まで熱くなるのです。

ところで、ご質問の参考書?項目は、最初に述べたように「潜熱」に関する説明だと思われます。
この場合、「サッカーボールの例」のような「顕熱」のことは頭から切り離した方が宜しいかと思いますが。

「固体、液体、気体が別の状態に変化するときにはエネルギーの出入りがある。」
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