二酸化炭素の定圧比熱 $c_p$ が与えられており、定積比熱 $c_v$ を求める問題です。二酸化炭素の分子量、一般気体定数 $R_0$ が与えられています。

応用数学熱力学定圧比熱定積比熱気体定数マイヤーの関係式
2025/5/27

1. 問題の内容

二酸化炭素の定圧比熱 cpc_p が与えられており、定積比熱 cvc_v を求める問題です。二酸化炭素の分子量、一般気体定数 R0R_0 が与えられています。

2. 解き方の手順

まず、二酸化炭素の分子量を計算します。炭素の原子量は12、酸素の原子量は16なので、二酸化炭素の分子量 MM は、
M=12+16×2=44M = 12 + 16 \times 2 = 44 [g/mol] = 0.044 [kg/mol]
次に、二酸化炭素の気体定数 RR を求めます。一般気体定数 R0R_0 を分子量 MM で割ることで求められます。
R=R0M=8.3140.044=188.95R = \frac{R_0}{M} = \frac{8.314}{0.044} = 188.95 [J/kg・K]
または
R=8.31444/1000188.95R = \frac{8.314}{44/1000} \approx 188.95 [J/kg・K]
ここで、マイヤーの関係式を用います。
cpcv=Rc_p - c_v = R
問題文より、cp=0.880c_p = 0.880 [kJ/kg・K] = 880 [J/kg・K] なので、cvc_v は、
cv=cpR=880188.95=691.05c_v = c_p - R = 880 - 188.95 = 691.05 [J/kg・K]

3. 最終的な答え

定積比熱 cvc_v は 691.05 [J/kg・K]、または 0.691 [kJ/kg・K] です。
最終的な答え:
0.691 [kJ/kg・K]

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