圧縮機で空気を圧縮するとき空気の質量は変化しますか？

質問

熱力学の問題なんですが、変化のプロセスが次の通りです。
初期状態１、Ｐ1=0.1M　Ｔ1=298.15　
1～2第一圧縮　Ｐ2=0.6M　Ｔ2=？
2～3冷却　Ｐ3=？　Ｔ3=298.15
3～4第二圧縮　Ｐ4=3.6M　Ｔ4=？

という問題で求めるものは１㎏当りの駆動仕事と、熱交換機の放熱量です。

疑問点は２つです。　　　(１)この時の圧縮は、等容変化なのか、断熱変化なのか。
(２)冷却は等容変化なのか、等圧変化なのか。

最初は圧縮は断熱変化で、冷却は等圧変化だと思ったのですが根拠がなく困ってます。

回答No.1

sanori · ベストアンサー

こんにちは。

（１）
「圧縮」は体積（容積）を小さくするという意味でしょうから、
等容変化とは考えにくいです。
また、断熱変化であるか否かはどこにも書かれていませんので、
断熱変化であるか否かは断言できません。
ただ、文脈からして、断熱変化であることが推測されます。
たぶん、断熱変化でしょう。

（２）
体積が固定されるとも圧力が固定されるとも書かれていませんので、
どちらとも言えませんし、どちらでもないかもしれません。
しかし、
冷却中に圧力が一定に保たれるようにするのはややこしいので、
熱機関では、あまりやらないと思います。
ですから、等圧変化ではないと推測されます。

たぶん、一定の体積のまま温度を下げたら、それに伴って圧力が‘勝手に’下がる、ということなのでしょう。
おそらく、等容変化です。

以上、ご参考になりましたら。

お礼

丁寧にありがとうございました。

（１）は断熱変化でした。
（２）は等容変化ではどうしても答えに合わず、教科書が求めているのは等圧変化ということでした。