熱力学

熱“力学”というからには、力学と同様に力について考えるべきである。気体を熱すれば膨張する。それを冷やせば今度は収縮する。この力を利用すれば、人間や馬が重労働をしなくても済む。ただ熱したり冷やしたりを繰り返すだけでいい。そう考えて、18世紀...

やまと どうも、やまとです。 今回は発展的な内容について触れていきます。断熱変化におけるポアソンの式の成立条件についてです。 やまと 断熱自由膨張とは、簡単に言うと「密閉された気体の真空への拡散」です。このとき、断熱...

やまと どうも、やまとです。 熱機関のサイクルについて、練習問題を解いてみましょう。ここまで学んだ知識を整理しながら、順序良く使っていきます。 やまと グラフのA→B→C→D→Aのように気体を状態変化させます。Aを基...

やまと どうも、やまとです。 熱力学の分野も大詰めです。今までに学んだ知識を総動員して、気体がする仕事を取り出す”熱機関”を考えていきます。 やまと 気体の状態をある状態Aからスタートし、A→B→C→D→Aのように変...

やまと どうも、やまとです。 熱の最初に比熱につい学びました。比熱とは、単位質量あたりの物質の温度を１K上昇させるための熱量でした。化学の基本単位として物質量molがあります。比熱を１molあたりで考えたものがモル比熱です。固体や液...

やまと どうも、やまとです。 熱力学第１法則を使って、気体を様々な条件で状態変化させてみましょう。 やまと 定積変化は体積が一定の状態変化です。したがって、気体は仕事をしません(されません)。PーVグラフはP軸に平行...

やまと どうも、やまとです。 気体に熱を与えたとき、内部エネルギーと気体がした仕事にはどのような関係があるのでしょうか。エネルギー保存則の考えをここに適用すると、熱力学第１法則が得られます。 やまと エネルギーの流れ...

やまと どうも、やまとです。 内部エネルギーという言葉は、聞きなれない言葉だと思います。「高温の物体ほど、熱をたくさん持っている」という表現をしますが、この物体が”持っている熱”のことを指して”内部エネルギー”と呼んでいます。 ...

やまと どうも、やまとです。 前回は気体分子の運動から気体の圧力を導出しました。その圧力の式をさらに変形していきましょう。 やまと 「PV＝～」の形にすればこれは状態方程式の左辺と同じ形ですから、これを理論上...

やまと どうも、やまとです。 今回はこの分野が”熱力学”と言われる所以のお話です。気体分子の運動から、気体の圧力を導出していきます。力学で学んだことを思い出しながら進めていきましょう。また、少しだけ統計的な話も出てきます(大学では”...