断熱変化における仕事と内部エネルギー

断熱変化では熱交換がなく、系が外部に正の仕事をすれば内部エネルギーは減少するが、理想気体の断熱自由膨張では仕事が0で内部エネルギーも温度も変わらない。

系が外部にする仕事をWとすると、熱力学第一法則はΔU=Q-Wである。断熱ではQ=0なのでΔU=-Wとなる。真空への自由膨張では外圧が0でW=0となり、理想気体では内部エネルギーが温度だけで決まるため温度も不変である。