💡 ヒント：等温変化と熱力学第一法則

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

気体をゆっくり膨張・圧縮させて温度を一定に保った場合、気体の内部エネルギーは温度だけで決まるので変化しません（\(\Delta U = 0\)）。第一法則 \(\Delta U = Q + W\) より、加えた熱 \(Q\) はすべて気体がする仕事 \(W'\) になるか、または受ける仕事 \(W\) はすべて熱として捨てられます。

イメージは「お湯を入れる量と捨てる量を完全に同じにすれば温度が変わらない」という収支ゼロの世界です。

✏️ 求めるもの

等温変化のときの\(\Delta U, Q, W\) の関係を、熱力学第一法則を使って簡潔に表す。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 等温の条件：「温度一定」→ 内部エネルギー \(U\) は温度のみの関数なので \(\Delta U = 0\)
  2. 第一法則に代入：\(0 = Q + W\) → \(Q = -W = W'\)
  3. 結論を式で表す：等温膨張なら \(W' > 0\) なので \(Q > 0\)（吸熱）。等温圧縮なら逆
注意

「等温変化＝熱の出入りなし」と誤解しないこと。等温では熱は出入りしている（むしろ全部仕事になる）。熱の出入りがゼロなのは断熱変化。区別しよう。