熱力学2010おさらい6

熱力学第6回おさらい

今日のおしながき

第二法則
- Clausiusの原理
- Carnotサイクル
- Kelvinの原理

まずは，可逆過程の説明からはじめる．元にもどすときの条件がいろいろ難しいが，ひととおり説明して，あとはなれていくしかない．可逆にできないときを不可逆とする．何かしらの過程がこの不可逆であることを示すのが難しそうである，あらゆる可能性をつくさないといけないから．そこで示すひとつの戦略として，レファレンスをつくることをする．その一つとして熱力学第二法則を導入する．まずはClausiusの原理である．この意味をのみこんだところで，まず，すぐわかる例として，サイクルがなにもしない特別の例として，熱伝導が不可逆であることを説明する．

さらにサイクルを具体的にみるために，今後の議論で重要になるCarnotサイクルを導入する．Carnotサイクルの定義は簡単であるが，それがどのようなものであるかを示すために，まず，PV平面でのサイクルをかいて，性質を説明．さらにピストンの絵を描いて，おこっていることを説明．今後○にCとかくと，裏でこのサイクルがくるくるまわっていることにする．Carnotサイクルは外に正の仕事をすることを，Clausiusの原理から説明する．実際には逆Carnotサイクルが負の仕事をすることを示す．このCarnotサイクルは次回以降にまた活躍することになる．

次に，Kelvinの原理を説明．Clausiusの原理と同値関係であることをしめす．といっても，講義ではC→Kを示しただけで，逆向きは宿題とする．最後に，Ostwaldの原理を説明してタイムアップ．

今日の宿題

Carnotサイクルが正の仕事をすることを示せ
- 講義では逆Carnotサイクルが負の仕事をすることを示した．その逆。。。ではなくてもしめせるはず．
Kelvinの原理からClausiusの原理を示せ
- 講義ではClausiusの原理からKelvinの原理を示した．こっちは，その逆ってのはないですね．

配布するファイル

なし．

今日の質問

サイクルがする仕事とは。。。

けっきょく，元にもどっているのに仕事をするということはどういうことか？というような質問だったと思う．それが熱機関というものです．と説明する．

Carnotサイクルの正と逆の方向

どっちが正でどっちが負か？仕事が正になる方が正かというと，定義は高温の熱源から熱をもらう方向を正とします．その設定のもとで、仕事が正なのかどうかということに第二法則が必要となる．どっちでもよいような気がしますが，ここでは熱の出入りで正と逆を決めることにします．

低温から高温へ熱は流れてる！？

ヒートポンプって，どうなってるの？ということでした．次回にできることとできないことをまとめます．

レポートで三次方程式が...

解けない，あるいは，とくのが面倒くさいということでした．それだったら，この方程式の物理的な解を一つ指定して，それを記号で置いていいですよっといいました．ってことを、ここに書くのが遅いなー．

今日の投票用紙の裏より(水曜)

なぜおジャ魔女が好きなのですか

まあ深い理由はないです．悪いやつがでてきてやっつけるという構図はこの手のアニメにはいらないのではないか？と思うのは，プリキュアを見てからおもうことです．プリキュアを最初に見たときにはダーティーペアーっかと思った．今ではそんな感じもないですけどね．

とりあえず点くれ

お断りします．とりあえずって，枝豆じゃないんだから．おっと，枝豆に失礼か．

テスト簡単にしてください．

十分に簡単ですって，いったらどうする？

演習書のような問題が試験にでるのか知りたい

演習書の問題を試験にそのまま出してほしい．

これは演習書を見た後の感想なのでしょうか．もしそれで，みんなが演習書を完璧にとけるようになるんだとしたら，基本的要求要件はみたしているような気がする．

単位ほしい

ほしけりゃ,それなりに努力してください．

試験の分量，少しだけ減らしてー

過去問みたのか．

「チェックしておいて」といわれた式変形．分からないものがあるので、その解説（プリント）がほしいなぁ

実は、多くは演習書の中にあるってことをお気づきでしょうか．すでにその意味ではくばっているのです．そうでないものもあるかもしれないので，質問してください．

熱力学で何をやるのかがいまいち見えないです．

そうですか．そうですね．最初の講義のときに，なにも材料がない段階であれこれいってもよくわからないってことか．

ネムイ

Carnotサイクルとかけまして，女王様とときます．どちらも可逆（加虐）的でしょう

ねずっちか！

装置が操置に誤植？

そうでしょう．

今日の投票用紙の裏より(月曜)

授業の前の質問の続き．

講義の直前に机の前にすわって，イメージトレーニングしていたら，質問されました．熱力学はマクロな世界の物理を考えるが，どこからマクロなの？ミクロになったら熱力学の法則を破るのか？とかいろいろ聞かれた．それはまさに今面白い分野になっているということをどどーと説明する．これは講義中にしてもよかったしれない．うん，そうだ．

何で腕時計をつけたり外したりしてるんですか？気になって夜も眠れません．

そのためにやってるんですよー．他の人にも指摘されたんだけど，くせです．時間の確認がしたくて，手につけているのだけど、講義をしていると汗をかいて，うっとーしくなって，はずす．でも，時間は気になる．ということの繰り返しです．

人名を必ず英語で書くのに何か理由があるんですか？

おおお．理由はないです．なんとなく，ClausiusとKelvinはクラウジウスとケルビンとかいたらいけないような気がしています．理由はないです．電磁気の講義でもそうしてるなー．

もう少し早くこの紙まわしてください

そうでした．今日はおそかった．区切りがよいときに回そうとして、おそくなってしまった．

寝ていたらついていけなくなってた．ハハハ

フフフ

「誤評」という言葉遣いは確かに変でしたね．言いたかったことはメディアがちゃんと報道できなかったから，科学者が過剰反応を起こしている印象があったので，政官学の連携の障害になってしまうのでは，という心配です．

なるほど．私が最初に前回のコメントをみたときの印象よりも，よくニュースをみていらっしゃると感じました．次回またきちんとお話しします．ってことを講義の時間にやってていいのか？という気もしますが，大事なことでもあるかな．ちょうど前学期に仕分けがあったときに，物理学科の４年生が署名運動をしていて，私の講義の時間をちょっとだけつかったことがありました．そのときに、署名を集めていた学生さんに，その必要性を説明してもらったのだが，その理由が理由になっていないので，いろいろと補足をしました．現在の科学のおかれている現状も立ち止まって考えることは大事かとおもったのよ．学生時代の自分だったらそんなことみじんも考えていなかっただろうけど，今の学生さんはそうはいかないのかもしれません．特に東大の学生は．今回のコメントの「過剰反応」という見方は冷静ですね．メディアのとりあげていた科学者の反応はたしかにそのように移ったかもしれません．