💡 ヒント：熱機関の熱効率

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

熱機関が 1 サイクル動作したときの「入った熱・出た熱・した仕事」の関係を整理する問題。エネルギー保存則から、入力 = 出力 + 仕事の関係が成立します。

イメージは「お金の流れ」。高温熱源から \(Q_1\) を借りて、一部 \(W\) を仕事として取り出し、残り \(Q_2\) を低温熱源に返す。差し引きが仕事、これを Q_1 で割れば効率です。

✏️ 求めるもの

1 サイクル後の外部にした仕事 \(W\) と熱効率 \(e\)。1 サイクル後は内部エネルギーが元に戻る（\(\Delta U = 0\)）ことが鍵。

🔬 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. 仕事を計算：引き算で \(W = Q_1 - Q_2\)
  2. 熱効率を計算：\(e = W / Q_1\) で割り算 → 百分率に変換
  3. 検算：1 サイクルで \(Q_1 = W + Q_2\) が成り立つことを確認（\(\Delta U = 0\) のため）
注意

「気体がした仕事 \(W'\)」と「気体がされた仕事 \(W\)」を区別。熱機関では出力としての仕事＝気体が外部にした仕事 \(W'\) が問題になります。\(W' = -W\) の関係に注意。