理想気体の可逆等温膨張に関する記述として

正解：d. 内部エネルギーは変化せず、気体が外部にする仕事は吸収した熱量に等しい

正解は「内部エネルギーは変化せず、気体が外部にする仕事は吸収した熱量に等しい」。理想気体の内部エネルギーは温度だけで決まるので、等温変化では ΔU = 0 となる。第一法則 Q = ΔU + W より Q = W、すなわち気体は吸収した熱量と等しい仕事を外部にする。「内部エネルギーは増加し、気体が外部にする仕事は吸収した熱量より小さい」は誤り。理想気体の内部エネルギーは温度のみの関数なので、等温変化では変化しない。「外部との熱の出入りはなく、気体が外部にした仕事の分だけ温度が低下する」は誤り。これは断熱膨張の説明である。等温膨張では温度を一定に保つため熱を吸収する。「圧力は一定に保たれ、吸収した熱量はすべて内部エネルギーの増加になる」は誤り。等温膨張では圧力は下がる。吸収した熱が内部エネルギーの増加になるのは体積一定の加熱の場合である。