熱力学第1法則は、エネルギー保存の法則に基づいており、エネルギーは創造も消失もしないとしています。具体的には、システムに加えた熱量（Q）が、そのシステムの内部エネルギーの変化（ΔU）と外部への仕事（W）の合計として表されることを示します。この法則に基づき、加えた熱量がどのように変化するのか、そしてなぜ仕事によって加えた熱量が変化しないのかについて解説します。
熱力学第1法則の基本
熱力学第1法則は、次の式で表されます。
Q = ΔU + W
ここで、Qはシステムに加えた熱量、ΔUはシステムの内部エネルギーの変化、Wはシステムが外部に対してした仕事を意味します。この式はエネルギー保存の原理を反映しており、エネルギーは他の形態に変換されることはあっても、消失することはないということを示しています。
加えた熱量と仕事の関係
質問者の方が疑問に思っているように、加えた熱量（Q）は仕事（W）によって変化するのではないかという疑問が生じることがあります。実際、加えた熱量Qはそのままであり、ΔUとWに分配される形になります。しかし、システムに加えた熱量が仕事を通じてどう変化するのかという点について、重要なのは「仕事」はエネルギーの転送の形態であるという点です。
仕事Wは、システムの外部にエネルギーを送る行為であり、これは加えた熱量の一部が物体の運動などのエネルギーに転換された結果です。したがって、加えた熱量が物理的な変化を引き起こすプロセスで分配されるだけであり、熱量自体はそのままです。
なぜ加えた熱量は変化しないのか
加えた熱量Qが変化しない理由は、熱力学第1法則におけるエネルギー保存の原理に基づいています。システムに加えた熱量は、システム内で異なるエネルギーの形態に変換されます。仕事（W）はその中の一部であり、残りは内部エネルギー（ΔU）の変化としてシステム内で保持されます。
この関係は、例えばガスの膨張や圧縮など、システム内でのエネルギーの移動を考えると理解しやすいです。加えた熱量が単にシステム内で別の形態に変換されるだけであり、加えた熱量自体が変化することはないという点が重要です。
まとめ：熱力学第1法則とエネルギーの変換
熱力学第1法則によれば、システムに加えた熱量は内部エネルギーの変化と外部への仕事に分配されますが、加えた熱量Q自体は変化しません。仕事によって熱量が変わるわけではなく、加えた熱量はその後、どのようなエネルギーの変換が起きても、そのままの量が維持されます。この法則を理解することで、エネルギーの保存とその変換についての考え方が明確になります。
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