💡 ヒント：熱効率

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

熱機関は「高温の物体から熱を吸収 → その一部を仕事に変換 → 残りを低温の物体に捨てる」装置です。吸収した熱量のうち、どれだけが仕事になったかの割合が熱効率 \(e\)。仕事 \(W'\) は p-V 図のサイクルで囲まれた面積、または「吸熱 − 放熱」として求められます。

イメージは「お給料（吸熱 \(Q_{\text{in}}\)）から税金（放熱 \(Q_{\text{out}}\)）を引いた残り（手取り = 仕事 \(W'\)）の割合」。

✏️ 求めるもの

1サイクルあたりの仕事 \(W'\) と 熱効率 \(e\)。\(W' = Q_{\text{in}} - Q_{\text{out}}\) を使うか、\(e = W'/Q_{\text{in}}\) で計算する。

🔬 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. 吸熱と放熱を区別：1サイクル中で「気体が熱を吸収する過程」と「熱を放出する過程」をリストアップ
  2. 合計を出す：\(Q_{\text{in}} = \) 吸熱の和、\(Q_{\text{out}} = \) 放熱の和
  3. 仕事を引き算で：\(W' = Q_{\text{in}} - Q_{\text{out}}\)
  4. 熱効率を計算：\(e = W'/Q_{\text{in}}\) を分数で表す（小数にする前にまず約分）
注意

\(Q_{\text{in}}\) は「サイクル全体での正味の熱」ではなく「吸熱だけの合計」。放熱の過程の熱量は \(Q_{\text{out}}\) として別に集める。両者を混同して \(Q_{\text{net}}\) と書くと公式の意味が変わってしまう。