熱力学/熱と仕事

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熱と仕事(熱力学の第1法則)

ある物体について、エネルギーの収支を考える。 $dQ$ を物体が受け取った熱、$dU$ を物体の内部エネルギーの変化、 $dW$ を物体がされる仕事(外に仕事をするとき、$dW$ は負になる。)とするとき、 実験的に

$dQ=dU-dW$

が知られている。 この式を熱力学の第1法則と呼ぶ。 (実際には物体が受け取った熱のうちから、物体以外の外界に対して 行なう仕事を引き去ったものを、物体の持つ内部エネルギーと呼んでいる。 そのため、この式は内部エネルギーの定義の式としてみることも出来る。) この式は、物体に熱を与えることはまるで物体に仕事を することであるかのように思われることがある、ということを 示している。 例えば、水の中に電熱線をいれて電気を流すことを考える。 このとき、電気はそのエネルギーを熱として放出するが それによって水の温度が上がる。 これは電気エネルギーが電熱線によって熱エネルギーに変換され それが水に与えられたものと解釈することが出来る。