エネ管22年 Ⅰ管理法規 問3(2)【熱力学の第一法則】

問３

　次の各文章は、「工場等におけるエネルギーの使用の合理化に関する事業者の判断の基準」（以下、『工場等判断基準』と略記）の内容及びそれに関連した管理技術の基礎について述べたものである。ここで、『工場等判断基準』は、令和４年４月１日時点で施行されているものである。これらの文章において、『工場等判断基準』の本文に関連する事項については、その引用部を示す上で、「Ⅰエネルギーの使用の合理化の基準」の部分は、『基準部分』と略記する。特に「工場等（専ら事務所その他これに類する用途に供する工場等を除く）」における『基準部分』を、『基準部分（工場）』と略記する。1～12の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。また、［A|ab］～［H|a.b］に当てはまる数値を計算し、その結果を答えよ。ただし、解答は解答すべき数値の最小位の一つ下の位で四捨五入すること。なお、単位のm³Nは標準状態（０℃、１気圧）における気体の体積を表す。（配点計100点）

（２）熱力学の第一法則

　熱と仕事は共にエネルギーの一形態であって互いに変換することができる。熱力学の第一法則は、閉じた系においては、系に外部から熱と仕事が加えられると、その総和は［４］の増加分となることを示すものである。

熱力学の第一法則

　熱力学の第一法則とは、エネルギー保存の法則であり、「エネルギーは失われることなく、ただ形を変えるだけである」ということを示しています。つまり、系に加えられる熱エネルギーや仕事が、系内で保存されるエネルギーの量を変化させることができますが、その総量は変わらないということです。熱力学の第一法則は、自然界におけるあらゆる物理的な現象に対して成り立つ普遍的な法則であり、エネルギー変換や効率の評価など、多くの応用分野で重要な役割を果たしています。

　（１）物体に外部から 熱 を加えると、内部エネルギーが増加する

　（２）物体に外部から仕事を加えると、内部エネルギーが増加する

　内部エネルギーの変化ΔU、加えた仕事W、加えた熱量Qとすると次式で表されます。

　　ΔU = W + Q（J）