💡 ヒント：♻️ 熱サイクル

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

気体が複数の状態変化（等温・等圧・等積・断熱）を経て元に戻るサイクルです。\(p\)-\(V\) 図上の閉曲線が囲む面積が「サイクルが外にした正味の仕事」になります。

✏️ 求めるもの

各過程での仕事・熱・内部エネルギー変化、サイクル全体の効率などを問われます。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

スライダーやボタンで条件を変え、どの量が連動して変化するか観察しよう
図中の矢印・色分けの意味を確認して、物理量の向き・符号を意識しよう
右上のヒントパネルにある関係式が、実際にどう成り立っているか手を動かして確かめる

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具

熱力学第1法則：\(Q = \Delta U + W\)
内部エネルギー（単原子）：\(U = \tfrac{3}{2}nRT\)
気体の仕事：\(W = \int p\,dV\)（p-V 図の面積）
熱効率：\(\eta = \dfrac{W_{\text{net}}}{Q_{\text{in}}}\)

過程ごとに表を作る：各過程で \(\Delta U, W, Q\) を整理（等温なら \(\Delta U = 0\) など）。
p-V 図で仕事を視覚化：面積として把握すると符号も一目で分かる。
一周で \(\Delta U = 0\)：元の状態に戻る → 内部エネルギー総和はゼロ。
熱効率の定義：正味の仕事 ÷ 高温熱源から受け取った熱。

注意

「気体がする仕事」と「気体にされる仕事」は符号が逆。教科書の流儀（どちらを正にとっているか）を確認。等温過程の \(W\) は \(nRT\ln(V_2/V_1)\) で、底は自然対数。