熱と気体（知識）

なめらかに動くピストンのついたシリンダーに一定量の理想気体を閉じこめ、気体の温度を一定に保ったまま、ゆっくり膨張させた。気体が吸収した熱量を $Q$、気体が外部からされた仕事を $W$、気体の内部エネルギーの変化を $\Delta U$ とすると、熱力学第一法則 $\Delta U=Q+W$ が成り立つ。このときの気体の変化について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　気体の内部エネルギーは増加する。
• イ　気体が吸収した熱量は、気体が外部にした仕事に等しい。
• ウ　気体は外部に仕事をするので、外部から熱を吸収しない。
• エ　気体が外部からされた仕事 $W$ は正である。

なめらかに動くピストンのついたシリンダーに一定量の理想気体を閉じこめ、気体の圧力を一定に保ったまま、気体を加熱して温度を上げていく。このときの気体の体積と温度の関係を述べた文として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　気体の体積は、絶対温度に反比例する。
• イ　気体の体積は、温度によらず一定である。
• ウ　気体の体積は、セルシウス温度に比例する。
• エ　気体の体積は、絶対温度に比例する。

なめらかに動くピストンのついたシリンダーに一定量の理想気体を閉じこめ、次のア〜オのように状態をゆっくり変化させる。ア〜オは、それぞれ同じはじめの状態から行うものとする。ア〜オのうち、変化の後に気体の温度がはじめより高くなっているものを 1 つ選べ。

• ア　温度を一定に保ったまま、気体を膨張させる。
• イ　体積を一定に保ったまま、気体から熱を放出させる。
• ウ　外部との熱のやりとりがないようにして、気体を膨張させる。
• エ　圧力を一定に保ったまま、気体を圧縮する。
• オ　外部との熱のやりとりがないようにして、気体を圧縮する。

同じ種類の鉄でできた、質量 $100\mathrm{g}$ の鉄球 A と質量 $200\mathrm{g}$ の鉄球 B がある。A と B の比熱・熱容量について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、比熱・熱容量は温度によらず一定とし、鉄球に与えた熱量はすべて鉄球の温度上昇に使われるものとする。

• ア　B の比熱は、A の比熱の 2 倍である。
• イ　B の熱容量は、A の熱容量の $\frac{1}{2}$ 倍である。
• ウ　A の比熱と B の比熱は等しい。
• エ　A と B に同じ熱量を与えると、B の温度上昇は A の温度上昇と等しい。

ある熱機関は、1 サイクルの間に、高温の物体から熱量 $Q_1$ を受け取り、外部に仕事 $W$ をし、低温の物体に熱量 $Q_2$ を放出して、もとの状態にもどる。ただし、$Q_1$, $W$, $Q_2$ はいずれも正の量とする。この熱機関について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　1 サイクルの間に外部にした仕事 $W$ は、受け取った熱量 $Q_1$ より大きい。
• イ　低温の物体に放出する熱量 $Q_2$ を 0 にして、受け取った熱量をすべて仕事に変える熱機関をつくることができる。
• ウ　1 サイクルの間に外部にした仕事は、$W=Q_1-Q_2$ と表される。
• エ　1 サイクルが終わると、熱機関の中の気体の内部エネルギーは、サイクルを始める前より $Q_1$ だけ増えている。

熱の伝わり方には、熱伝導・対流・放射（熱放射）の 3 種類がある。熱の伝わり方について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　太陽からの熱が、ほぼ真空の宇宙空間を通って地球に届くのは、対流によるものである。
• イ　熱伝導では、物質そのものは移動せず、高温部の粒子の激しい熱運動がとなりの粒子へ次々に伝わることで、熱が高温部から低温部へ伝わる。
• ウ　放射による熱の移動は、真空中では起こらない。
• エ　対流は、液体や気体の中だけでなく、固体の中でも同じように起こる。

容器に閉じこめた一定量の単原子分子の理想気体について述べた次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「気体の圧力は、気体分子が　a　に衝突してはね返るときに及ぼす力によって生じる。また、分子 1 個あたりの運動エネルギーの平均値は絶対温度に比例するので、この気体の内部エネルギーは　b　だけで決まる。」

$1.0\times 10^5\mathrm{Pa}$（1 気圧）のもとで、容器に入れた $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ の水を冷凍庫の中に置いた。やがて水が凍り始め、しばらくするとすべて氷になった。容器の中の水と氷はつねに全体が同じ温度になっているものとする。水が凍り始めてから、すべてが氷になるまでの間について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　水と氷は、まわりから熱を吸収し、その温度は $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ のまま一定に保たれる。
• イ　水と氷は、まわりに熱を放出し、その温度は $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ のまま一定に保たれる。
• ウ　水と氷は、まわりに熱を放出し、その温度は下がり続ける。
• エ　水と氷は、まわりから熱を吸収し、その温度は上がり続ける。

ある変化が起こった後、外部に何の変化も残さずに、もとの状態にもどることができる変化を可逆変化、もどることができない変化を不可逆変化という。次のア〜エの現象のうち、可逆変化とみなせるものを 1 つ選べ。

• ア　部屋のすみで香水のびんのふたを開けると、香水のにおいがしだいに部屋全体に広がる。
• イ　熱いお湯を入れたカップを部屋に置いておくと、お湯の温度がしだいに下がって室温に近づく。
• ウ　空気抵抗も支点での摩擦もない振り子が、同じ高さの 2 点の間を往復し続ける。
• エ　水平な床の上をすべる物体が、床との摩擦によって止まり、物体と床の温度が上がる。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「冷蔵庫から取り出した $5{}^{\circ }\mathrm{C}$ の缶ジュースを、温度が $25{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保たれた部屋に置いておくと、熱は　a　へ移る。やがて缶ジュースの温度が部屋の空気の温度と等しくなると、見かけ上、熱の移動は止まる。このような状態を　b　という。」

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「銅の棒を加熱して温度を上げると、棒をつくっている原子の熱運動が　a　なり、原子どうしの平均の間隔が広がるので、棒は膨張する。このとき、棒の質量は変わらずに体積が増えるので、棒の密度は　b　なる。」

物質をつくる原子や分子の熱運動は、温度を下げるほどおだやかになり、約 $-273{}^{\circ }\mathrm{C}$ で最もおだやかになる。これより低い温度は存在しない。そこで、この約 $-273{}^{\circ }\mathrm{C}$ を $0$ とし、目盛りの間隔をセルシウス温度（${}^{\circ }\mathrm{C}$）と同じにして決めた温度が使われる。この温度は単位にケルビン（記号 $\mathrm{K}$）を用い、セルシウス温度 $t[{}^{\circ }\mathrm{C}]$ を用いて $T=t+273$ と表される。この温度 $T$ を何というか。

気体分子運動論によると、容器内の理想気体の分子 1 個あたりの運動エネルギーの平均値は、気体の絶対温度 $T$ に比例し、分子の種類（質量）によらない。この比例関係は、ある定数 $k$ を用いて
$$\frac{1}{2}m\overline{v^2}=\frac{3}{2}kT$$
と表される（$m$ は分子 1 個の質量、$\overline{v^2}$ は分子の速さの 2 乗の平均値）。定数 $k$ は、気体定数 $R$ をアボガドロ定数 $N_{\mathrm{A}}$ で割った値 $k=\frac{R}{N_{\mathrm{A}}}$ に等しく、気体定数を分子 1 個あたりに換算した定数といえる。この定数 $k$ を何というか。

なめらかに動くピストンのついたシリンダーに一定量の理想気体を閉じこめ、さまざまな条件で状態をゆっくり変化させる。このときの熱・仕事・内部エネルギーについて述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　圧力を一定に保って気体を加熱し膨張させると、気体が吸収した熱量は、気体の内部エネルギーの増加量と、気体が外部にした仕事の和に等しい。
• イ　温度を一定に保って気体を膨張させると、気体の内部エネルギーは変化せず、気体が吸収した熱量は、気体が外部にした仕事に等しい。
• ウ　ピストンを固定して体積を一定に保ったまま気体を冷却すると、気体は外部に仕事をしないので、放出した熱量の分だけ内部エネルギーが減少し、気体の温度は上がる。
• エ　外部との熱のやりとりがないようにして気体を膨張させると、気体が外部にした仕事の分だけ内部エネルギーが減少し、気体の温度は下がる。

水を入れた鍋をこんろにかけて底から加熱すると、底の近くで温められた水は膨張して密度が小さくなり、上へ移動する。かわりにまだ温まっていない上の方の水が下へ移動し、これがくり返されて水全体が温まっていく。このように、液体や気体の物質そのものが移動することによって熱が運ばれる熱の伝わり方を何というか。

コップの水に 1 滴のインクを落とすと、インクはしだいに水全体に広がるが、広がったインクがひとりでに 1 か所に集まって元の 1 滴に戻ることはない。また、床の上をすべる物体が摩擦によって止まるとき、物体の運動エネルギーは熱に変わるが、床や物体にたまったその熱がひとりでに物体の運動エネルギーに戻って物体が再び動き出すことはない。

このように、ひとりでには逆向きに進まず、外部に何の変化も残さずに元の状態に戻すことができない変化を何というか。漢字で答えよ。

地表付近の空気のかたまりが上昇気流によって上空へ持ち上げられると、まわりの気圧が低くなるので、空気のかたまりは膨張する。空気は熱を伝えにくく、この変化は速く起こるので、空気のかたまりとまわりとの熱のやりとりは無視できる。このとき、空気のかたまりは膨張することで外部に仕事をするが、熱を受け取らないので、熱力学第一法則により内部エネルギーが減少し、温度が下がる。この温度低下は、雲ができる原因の 1 つである。

このように、気体と外部との間で熱のやりとりがない状態で、気体の体積が増加する変化を何というか。漢字 4 文字で答えよ。

気体の圧力・体積・温度の関係と理想気体について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、文中の「温度」はとくに断りのない限り絶対温度を表すものとする。

• ア　一定量の理想気体の温度を一定に保ったまま体積を半分にすると、圧力ももとの半分になる。
• イ　ふもとで密閉した菓子の袋を、温度がほぼ同じ高い山の上に持っていくとふくらむ。これは、まわりの気圧が下がって袋の中の気体の体積が大きくなるためで、ボイルの法則で説明できる。
• ウ　少しへこんだピンポン球を湯につけるともとの形にもどる。これは、球の中の気体の温度が上がって体積が大きくなろうとするためで、シャルルの法則の考え方で説明できる。
• エ　一定量の理想気体の圧力を一定に保ったまま冷やしていくと、体積は絶対温度に比例して小さくなる。
• オ　理想気体は、分子自身の大きさと分子間力を無視できるとした気体であり、実在の気体も高温・低圧では理想気体に近いふるまいをする。

熱の伝わり方と熱膨張について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　熱の伝導では、接している物体どうしの間で、温度の低い物体から温度の高い物体へ熱が移動する。
• イ　対流とは、固体の内部で、物質そのものは移動せずに、熱が高温部から低温部へ順に伝わっていく現象である。
• ウ　液体や気体の一部があたためられると、その部分は膨張して密度が小さくなって上昇し、まわりの冷たい部分が下降することで対流が起こる。
• エ　放射（熱放射）による熱の移動には物質が必要なので、真空中では放射によって熱は伝わらない。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ガソリンエンジンや蒸気機関のような熱機関は、高温の物体から熱を受け取り、その一部を仕事に変え、残りの熱を低温の物体に放出しながら、同じ変化をくり返す。熱機関が受け取った熱のうち仕事に変えられた割合を熱効率といい、どのような熱機関でも、その値は 1 より（ a ）。
また、高温の物体と低温の物体を接触させると、熱は高温の物体から低温の物体へ移るが、外部から何のはたらきかけもなしに、低温の物体から高温の物体へ熱が移ることはない。このように、外部に何の変化も残さずにはもとの状態に戻ることができない変化を（ b ）という。

なめらかに動くピストンのついたシリンダーに、一定量の理想気体を閉じこめた。シリンダーとピストンは断熱材でできており、気体と外部との間で熱のやりとりはない。この状態でピストンを押し込み、気体をゆっくり圧縮した。このときの気体の変化について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　気体は外部から熱を受け取らないので、内部エネルギーは変化せず、温度も変わらない。
• イ　気体は外部から仕事をされるが、それと同じ量の熱を外部へ放出するので、内部エネルギーは変化せず、温度も変わらない。
• ウ　気体は外部から仕事をされ、その分だけ内部エネルギーが増加するので、温度が上がる。
• エ　気体は外部から仕事をされるが、その分だけ内部エネルギーが減少するので、温度が下がる。

熱容量・比熱と状態変化について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　比熱は、物質 $1\mathrm{g}$ の温度を $1\mathrm{K}$ 上げるのに必要な熱量で、物質の種類によって決まる。
• イ　液体が蒸発して気体になるときには周囲から熱を吸収し、気体が凝縮して液体になるときにも周囲から熱を吸収する。
• ウ　同じ物質でできた 2 つの物体では、質量が大きい物体のほうが熱容量が大きい。
• エ　1 気圧のもとで氷を加熱し続けると、氷と水が共存している間は、加えた熱が状態変化に使われるので温度は一定に保たれる。

一定量の理想気体について述べた次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「一定量の理想気体の温度を一定に保ったまま、圧力や体積を変化させると、圧力と体積の（ a ）は一定に保たれる。また、圧力を一定に保ったまま温度を変化させると、体積は（ b ）に比例する。」

熱機関と熱力学第二法則、および可逆変化・不可逆変化について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　熱機関は、高温の物体から受け取った熱量をすべて仕事に変えることができるので、熱効率を 1 にすることができる。
• イ　熱力学第二法則は、熱と仕事を含めてエネルギー保存の法則を表したもので、気体が得た熱量は内部エネルギーの増加と気体が外部にした仕事の和に等しいことを示している。
• ウ　熱は高温の物体から低温の物体へ自然に移るが、低温の物体から高温の物体へ自然に移ることはない。
• エ　床の上をすべる物体が摩擦によって減速し、やがて止まる現象は、外部に何の変化も残さずにもとの状態に戻すことができるので可逆変化である。
• オ　熱機関の熱効率は、高温の物体から受け取った熱量に対する、低温の物体に放出した熱量の割合である。

熱機関の熱効率、および可逆変化・不可逆変化と熱力学第二法則について述べた文として正しいものを、次のア〜カのうちからすべて選べ。

• ア　あらい水平面上をすべる物体が摩擦によって止まり、物体と面の温度が上がる現象は、外部に何の変化も残さずに、逆向きに進めてもとの状態に戻すことができる。
• イ　熱機関は、1 サイクルの間に高温の物体から受け取った熱量の一部を必ず低温の物体へ放出するので、熱効率は 1 より小さくなる。
• ウ　温度の異なる 2 つの物体を接触させると熱は高温の物体から低温の物体へ移動し、ほかに何の変化も残さずに、熱が低温の物体から高温の物体へ自然に移動することはない。
• エ　1 サイクルの間に高温の物体から受け取る熱量が同じ熱機関どうしでは、低温の物体へ放出する熱量が大きい熱機関ほど、熱効率が高い。
• オ　容器の仕切りの片側に気体を入れ、反対側を真空にして仕切りを取り除くと気体は容器全体に広がるが、そのまま放置すれば、気体はやがて自然にもとの側だけに戻る。
• カ　水の入ったコップにインクを 1 滴たらすと、インクは水全体に広がっていくが、この変化は不可逆変化である。

容積が一定の容器に、ヘリウム He とアルゴン Ar をまぜた気体が入っており、全体が同じ温度で熱平衡の状態にある。どちらの気体も単原子分子の理想気体とみなせるものとし、Ar の原子は He の原子より質量が大きい。この気体について、気体分子運動論の考え方から述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　He の原子は Ar の原子より軽いので、He の原子 1 個あたりの運動エネルギーの平均値は、Ar の原子 1 個あたりの運動エネルギーの平均値より大きい。
• イ　He の原子の速さの 2 乗の平均値の平方根（2 乗平均速度）は、Ar の原子の 2 乗平均速度より大きい。
• ウ　温度を一定に保ったまま容器の容積を半分にすると圧力が 2 倍になるのは、原子 1 個 1 個の速さが大きくなり、1 回の衝突で壁に与える力積が大きくなるからである。
• エ　容積を一定に保ったまま気体の絶対温度を 2 倍にすると、それぞれの原子の 2 乗平均速度は 2 倍になる。
• オ　温度を一定に保ったまま容器の容積を半分にすると、この気体の内部エネルギーは大きくなる。

熱機関と熱効率、可逆変化・不可逆変化と熱力学第二法則について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、ここでいう熱機関は、高温の物体から熱を受け取り、外部に仕事をし、低温の物体に熱を放出して、もとの状態にもどる過程（サイクル）をくり返すものとする。

• ア　熱機関が 1 サイクルの間に外部にした正味の仕事は、高温の物体から受け取った熱量と、低温の物体に放出した熱量との差に等しい。
• イ　摩擦や熱の漏れなどの損失をすべてなくした理想的な熱機関であれば、高温の物体から受け取った熱量をすべて仕事に変えることができ、熱効率は 1 になる。
• ウ　熱効率は、熱機関が 1 サイクルの間に高温の物体から受け取った熱量に対する、外部にした正味の仕事の割合である。
• エ　温度の異なる 2 つの物体を接触させると熱は高温の物体から低温の物体へ移るが、その逆向きの熱の移動は、外部に何の変化も残さずにひとりでに起こることはない。
• オ　水にたらしたインクが水全体に広がる現象は、外部に何の変化も残さずにもとの状態にもどすことができないので、不可逆変化である。

身のまわりの現象と、熱の伝わり方（伝導・対流・放射）や熱膨張との関係について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　鉄道のレールのつなぎ目に少しすき間をあけておくのは、気温が上がってレールが熱膨張したときに、レールどうしが押し合って曲がるのを防ぐためである。
• イ　ストーブで部屋の空気を暖めると、暖められた空気が膨張して密度が小さくなって上昇し、まわりの冷たい空気が流れこむことで部屋全体が暖まる。これは対流による熱の移動である。
• ウ　金属のスプーンの一端を熱い湯に入れておくと、湯につかっていないもう一端もしだいに熱くなる。これは、熱が放射によってスプーンの中を伝わるためである。
• エ　太陽からの熱が、物質がほとんどない宇宙空間を通って地球に届くのは、熱が赤外線などの電磁波として運ばれる放射によるものである。
• オ　熱膨張の割合が異なる 2 種類の金属板をはり合わせたもの（バイメタル）は、温度が変化すると、2 枚の金属板の伸び縮みの違いによって曲がる。

断熱材でできた容器に $20{}^{\circ }\mathrm{C}$ の水を入れ、そこへ $80{}^{\circ }\mathrm{C}$ に熱した金属球を静かに沈めた。容器と外部との間で熱のやりとりはなく、水は蒸発しないものとする。しばらくすると、金属球と水の温度は等しくなり、それ以上変化しなくなった。この現象と、熱運動・温度について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　金属球と水の温度が等しくなると、金属の原子も水の分子も熱運動が止まる。
• イ　熱は、温度に関係なく、熱容量の大きい物体から熱容量の小さい物体へ移動する。
• ウ　金属球と水の温度が等しくなった後も、金属の原子や水の分子は熱運動を続けている。
• エ　金属球と水の温度が等しくなったとき、金属球と水がもっている熱量が等しくなっている。
• オ　水の温度が $10{}^{\circ }\mathrm{C}$ 上がったとき、水の絶対温度は $283\mathrm{K}$ 上がる。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

物質を構成する原子や分子は、たえず不規則な運動（熱運動）をしている。温度は、この熱運動の激しさを表す量であり、物体の温度を下げていくと熱運動は穏やかになっていく。温度には（ a ）が存在し、その温度を絶対零度という。絶対零度を原点とし、目盛りの間隔をセルシウス温度と同じにした温度が絶対温度である。
いま、質量も物質も異なる物体 A と物体 B を接触させ、外部とは熱のやりとりができないようにしておく。A と B の間では熱だけが移動し、仕事のやりとりはないものとする。はじめ A のほうが高温であったとすると、A から B へ熱が移動し、やがて A と B の（ b ）が等しくなったところで、見かけ上熱の移動が止まる。この状態を熱平衡という。

魔法瓶（真空断熱の水筒）は、ガラスや金属の壁を二重にして、壁と壁の間をほぼ真空にしてある。壁の間に物質がほとんどないので、物質の中を高温部から低温部へ熱が順に伝わる熱伝導や、液体・気体が流れて熱を運ぶ対流による熱の移動はほとんど起こらない。

それでも、内側の壁が熱いと、壁から赤外線などの電磁波が出て、その電磁波が真空中を進み、外側の壁に吸収されることで熱が移動する。太陽の熱が宇宙空間を通って地球に届くのも同じしくみである。魔法瓶では、壁の表面を銀色の鏡のように仕上げて電磁波を反射させ、この熱の移動も小さくしている。

熱の伝わり方は、熱伝導・対流と、もう 1 つの合わせて 3 種類に分けられる。第 2 段落で述べた、物質の仲立ちを必要とせず真空中でも起こる熱の伝わり方は、その残りの 1 つである。この熱の伝わり方の名称を答えよ（同じものを指す別の呼び方で答えてもよい）。

熱運動と温度、絶対温度、熱平衡について述べた文として正しいものを、次のア〜カのうちからすべて選べ。

• ア　物体の温度は、物体を構成する原子や分子の熱運動の激しさを表す量であり、温度が高いほど熱運動は激しい。
• イ　絶対温度 $T[\mathrm{K}]$ とセルシウス温度 $t[{}^{\circ }\mathrm{C}]$ の間には $T=t+273$ の関係があるので、温度が $1\mathrm{K}$ 上がることと $1{}^{\circ }\mathrm{C}$ 上がることは、同じ大きさの温度変化である。
• ウ　物体をどこまでも冷却すると、絶対零度よりさらに低い温度になり、そこでは粒子の熱運動のエネルギーが負になる。
• エ　外部との熱のやりとりがない状態で、温度の異なる 2 つの物体を接触させておくと、高温の物体から低温の物体へ熱が移り、やがて両者の温度が等しくなって熱の移動が見かけ上止まる。
• オ　2 つの物体が熱平衡の状態にあるとき、それぞれの物体を構成する粒子の熱運動は完全に止まっている。
• カ　物体が外部から熱を得ると、その物体の温度は必ず上昇する。

一定量の理想気体の状態をゆっくり変化させる。このときの熱・仕事・内部エネルギーの関係について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　体積を一定に保って気体を加熱すると、気体が吸収した熱量の一部は、気体が外部にする仕事に使われる。
• イ　気体を断熱膨張させると、外部との熱のやりとりがないので、気体の温度は変化しない。
• ウ　圧力を一定に保って気体の温度を上げると、気体が吸収した熱量は、気体の内部エネルギーの増加量に等しい。
• エ　温度を一定に保って気体を膨張させると、気体の内部エネルギーは変化せず、気体が吸収した熱量はすべて気体が外部にする仕事になる。
• オ　気体を断熱圧縮すると、気体は外部から仕事をされるが、気体の内部エネルギーは減少する。

容器に入れた単原子分子の理想気体について、気体分子運動論の考え方から述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　気体の圧力は、気体分子どうしが衝突するときに互いに及ぼし合う力によって生じる。
• イ　気体分子 1 個あたりの平均の運動エネルギーは絶対温度に比例し、分子の質量にはよらない。
• ウ　同じ温度のヘリウムとアルゴン（どちらも単原子分子）では、分子の 2 乗平均速度（速さの 2 乗の平均の平方根）は等しい。
• エ　一定量の気体の内部エネルギーは、絶対温度と体積の両方によって決まり、温度が同じでも体積が大きいほど大きい。
• オ　温度を一定に保って気体の体積を小さくすると圧力が大きくなるのは、気体分子 1 個あたりの平均の運動エネルギーが大きくなるからである。

ボイルの法則・シャルルの法則・ボイル・シャルルの法則と理想気体について述べた文として正しいものを、次のア〜カのうちからすべて選べ。ただし、ア〜カの「温度」はとくに断りのない限り絶対温度を表すものとする。

• ア　一定量の理想気体の圧力を一定に保つと、気体の体積はセルシウス温度 $t[{}^{\circ }\mathrm{C}]$ に比例する。
• イ　一定量の理想気体の圧力を一定に保ったまま加熱し、体積を 2 倍にすると、気体の絶対温度は 2 倍になる。
• ウ　一定量の理想気体の温度を一定に保ったまま体積 $V$ を変化させるとき、横軸に $V$、縦軸に圧力 $p$ をとってグラフをかくと、原点を通る直線になる。
• エ　実在の気体は、高温・低圧の状態ほど、理想気体に近いふるまいをする。
• オ　$\frac{pV}{T}$ が一定であるというボイル・シャルルの法則は、容器から気体が漏れて気体の物質量が変化する場合にも、そのまま成り立つ。
• カ　一定量の理想気体の体積を一定に保ったまま絶対温度を上げると、圧力は絶対温度に比例して大きくなる。

$1.0\times 10^5\mathrm{Pa}$（1 気圧）のもとで、$-20{}^{\circ }\mathrm{C}$ の氷を容器に入れ、ヒーターで毎秒一定の熱量を与え続けて、氷がとけて水になり、さらに水がすべて水蒸気になるまで加熱した。ヒーターが出した熱はすべて氷・水・水蒸気に与えられ、加熱はゆっくり行われるので、容器内の温度はつねに一様とみなせるものとする。このときのようすについて述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　氷が融解している間は温度が変化しないので、容器内の氷と水の内部エネルギーの和も変化しない。
• イ　水が沸騰している間は、水の温度は $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保たれ、与えた熱は水の温度上昇には使われず、液体の水を水蒸気に変えることに使われる。
• ウ　氷が融解している途中で、ヒーターが毎秒与える熱量を 2 倍にすると、融解している間の氷と水の温度は $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ より高くなる。
• エ　同じ質量の物質の温度を同じだけ上げるとき、比熱が大きい物質ほど、必要な熱量は小さい。
• オ　加熱後に容器内の水蒸気を冷やして水に戻すと、水蒸気が凝縮するときには、まわりから熱を吸収する。

外部との熱のやりとりがない容器に $20{}^{\circ }\mathrm{C}$ の水を入れ、そこに $80{}^{\circ }\mathrm{C}$ に熱した金属球を沈めた。はじめは、熱運動の激しい金属球の原子が、まわりの水の分子と衝突するなどしてエネルギーを渡し、金属球から水へ熱が移動した。やがて金属球と水の温度は等しくなり、その後はいくら時間がたっても、どちらの温度も変化せず、全体として一方から他方へ熱が移動することはなくなった。

このように、接触している 2 つの物体の間で熱の移動が起こった結果、両者の温度が等しくなり、全体として熱の移動が見られなくなった状態を何というか。漢字で答えよ。