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内部エネルギー

 シリンジ(注射器)に閉じ込められている気体をシリンジごと加熱するとシリンジ内部の気体の温度は上がる。 反対にシリンジごと氷水につけると、シリンジ内部の気体の温度は下がる。 これは当然のことであるが、加熱すれば温度が上がって、冷却すれば温度が下がるということを覚えておく。
 次に自転車の空気入れを何度もポンピングして、空気入れ内部の気体を圧縮すると気体の温度は上がる。 これは自転車に空気を入れている時に空気入れが熱くなることからもわかる。 反対にスプレー缶で大量の噴射を行うと缶自体が冷たくなる。 これは缶の内部の気体が膨張しているためである。 このように圧縮すると温度が上昇し、膨張すると温度が減少するのである。

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図1. 内部エネルギーの変化

こういった物体の温度が変化する時に物体内部のエネルギーが増えた、または減ったと考える。 このエネルギーのことを内部エネルギーと呼ぶのである。 上の例でも示したように、加熱して熱量を物体に送り込むと物体の内部エネルギーは上がる。 同様に、外部から仕事を与えて気体を圧縮しても内部エネルギーが増加するのである。 また、物体を動かす等の仕事をして摩擦を起こさせ、その摩擦熱で内部エネルギーが増加する場合もある。 反対に熱量を奪うことや、仕事をして気体を膨張させると内部エネルギーは減少する。

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