1-6不可逆過程

全体公開
ダウンロード pdfダウンロード
ページ数6
閲覧数1,483
ダウンロード数10
履歴確認

    ファイル内検索

    資料紹介

    不可逆過程
    熱力学の第2法則
    経験則
     「一度冷めてしまったお湯は勝手に熱くはならない」
     当たり前に思うことかも知れないが、これは熱についての重要な経験則である。 なぜ熱はいつも温度の高い方から低い方へ流れるのだろう。  いや、すまないがこの理由は少し前に私が分子説を使って説明してしまった。 簡単に「統計上そうなるのだ」と言っただけだが。  しかし熱力学の範囲では経験上そうなるとしか言いようのないことである。 よってそれ以上の追求をあきらめ、これを原理として、この上に理論を作り上げることにしよう。
     しかし「お湯は勝手に熱くはならない」というのではどうも学問的ではない。 もっと正確な表現の仕方があるはずだ。 出来ればそこから本質を抜き出して数式で表したい。 それこそが「熱力学の第2法則」と呼ばれるべきものである。
     色々な人が色々な時期に色々な表現でこのことを言い表しているのだが、結局どれも全く同じ意味であることが証明できる。 例えば「クラウジウスの原理」と「トムソンの原理」と「オストワルドの原理」が有名である。
    クラウジウスの原理
    低温の熱源から高温の熱源に正の熱を移す以外に、他に何の痕跡も残さないようにすることは出来ない。
     何だ、この分かりにくい文章は! 謎解きが好きな人には楽しいだろうが、テスト前に焦って教科書を調べている学生にとっては止めを刺すのに十分な威力がある。
     簡単に言い直せば、「低温側から高温側に熱を移せば、それだけでは済まず、必ず何らかの影響が残る」ということか。 逆に高温側から低温側に熱を移す時については何も言っていない。 この場合については影響を残さないように出来るということだ。 つまり、お湯は勝手に(熱の移動以外の影響を残さずに)冷えるが、その逆は無理だと言っているらしい。
     ある変化をさせた後で、それを何らかの方法で、外界への影響も含めて完全に元の状態に戻すことが出来る時、その変化を「可逆過程」と呼ぶ。 それが出来ない時、「不可逆過程」と呼ばれる。 つまり、どんな方法をもってしても外界への影響も含めて、完全には元の状態に戻せなくなるような変化のことを言う。
     つまり、この原理は「高温の熱源から低温の熱源に正の熱を移す過程は不可逆過程である」と言い直すこともできる。
    トムソンの原理
     他にはどんな表現があるのだろう。
    一つの熱源から正の熱を受け取り、これを全て仕事に変える以外に、他に何の痕跡も残さないようにすることは出来ない。
     さっきより分かりにくくなっている。 えーっと何だって? 「受け取った熱を全て仕事に変換すると、熱や仕事の変化の他にも必ず影響が残る」と言いたいのか。 「仕事を全て熱に変えるのは不可逆過程だ」と言ってもいいのかな。 確かに仕事を全て熱に変えることは出来る。 摩擦熱を発生しながら物体の運動を止めるのがいい例だ。 しかしその逆は出来ない。
     いやちょっと待て! 君は今なにか変な誤解をしているかも知れない。 注意しておこう。 影響が残ってもいいなら全ての熱を仕事に変えることは可能なのだ。 例えばシリンダーに入った気体をシリンダーごと高温の部屋に持って行って熱すれば、気体は膨らんでピストンはもらった熱の分の仕事をする。 しかしそれきりだ。 体積が膨張するという影響が残ってしまって、このままではこれ以上の動作を継続することが出来ない。
     この原理は熱機関の動作を意識した表現になっているわけだ。
     ちなみにこのトムソンの原理は「ケルビンの原理」とも呼ばれることがある。 トムソン氏は非常

    資料の原本内容( テキストデータ全体をみる )

    不可逆過程
    熱力学の第2法則
    経験則
     「一度冷めてしまったお湯は勝手に熱くはならない」
     当たり前に思うことかも知れないが、これは熱についての重要な経験則である。 なぜ熱はいつも温度の高い方から低い方へ流れるのだろう。  いや、すまないがこの理由は少し前に私が分子説を使って説明してしまった。 簡単に「統計上そうなるのだ」と言っただけだが。  しかし熱力学の範囲では経験上そうなるとしか言いようのないことである。 よってそれ以上の追求をあきらめ、これを原理として、この上に理論を作り上げることにしよう。
     しかし「お湯は勝手に熱くはならない」というのではどうも学問的ではない。 もっと正確な表現の仕方があるはずだ。 出来ればそこから本質を抜き出して数式で表したい。 それこそが「熱力学の第2法則」と呼ばれるべきものである。
     色々な人が色々な時期に色々な表現でこのことを言い表しているのだが、結局どれも全く同じ意味であることが証明できる。 例えば「クラウジウスの原理」と「トムソンの原理」と「オストワルドの原理」が有名である。
    クラウジウスの原理
    低温の熱源から高温の熱源に正の熱を移す以外に..

    コメント0件

    コメント追加

    コメントを書込むには会員登録するか、すでに会員の方はログインしてください。