熱力学2009月曜おさらい8

熱力学 月第8回おさらい

今日のおしながき

• 熱力学第二法則
  • つづき
    • 理想気体のCarnotサイクル
  • Clausiusの不等式

今日のまとめと反省

前回の最後に熱力学的温度を決めて、これまでの熱力学の講義で考えてきた，あるいは熱力学の歴史を振り返りながら、温度のついて再考した．今回はすぐにClausiusの不等式にいきたいと思ったのだが、やはりCarnotのサイクルっぽいところを実感しておいた方がよいと思ったので，理想気体でのCarnotサイクルの様子を見ておいた．

高校の物理の教科書を見ると、熱力学は理想気体と気体の分子運動論を扱う物理のように思われてしまいがちな記述に終始している感がある．なので，ことさら理想気体を強調するのはよくないと思う反面，Carnotサイクルの普遍的な性質を見た後で、あらためて個別論としての理想気体をみることはそれなりに面白いのではないかと思い，今回話すことにした．話題は理想気体の熱効率を求めることである．すでに，Carnotサイクルの熱効率は普遍的に求まっているので、改めてそれを目指してみる．第二法則を使って求めた一般論とは異なり，第一法則だけで求めることになる。あれこれ順番にサイクルの過程を追っかけてみる．仕事と熱を求めて，効率を求めると，やはり，前回の結果を再現する．途中の計算では思いっきり理想気体の性質を使っているのだが、最後にはそれらがすべて綺麗に消えてなくなってしまい、熱源のおんどの比で決まる．そこは素直に驚くべき所だと思おう．練習問題にはべつの状態方程式をもつ例として格子気体をあげておいた．そこでまおあれこれやっているうちにCarnotの結果がでてきる．一般論は強い。。。と思う一方で個性の失われる様子には驚いてしまう．これは個性が消えてしまう極端な例の気もする．一般論と個別論と、どちらも楽しめるようになりたいものである．

次に，Carnotサイクルの性質を一般化してみようと思う．まずはその二つしかない熱源を増やしてみたいと思う．そのための，サイクルの状況を絵で書いたところで、タイムアップ．これをあれこれしているうちに，エントロピーが見えてくることになる．

今日の宿題

• 理想気体の熱効率を落ち着いて求めよ．
• 練習問題3-11、ディーゼルサイクルの熱効率を求めよ．

配布するファイル

• 練習問題の解答例:Print-005.pdf(5226)

今日の質問

今日の投票用紙の裏より

あれこれ

今日の雑談

• 今日の投票数は， xxでした．

今回のWEB投票

• 今日の講義の出来は?

今回の一行コメント

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