熱力学を学ぶスレ

1 ：2010/10/09 〜 最終レス ：2012/12/30

蒸気機関の研究という目的から始まり
現代では化学や物性物理学の基礎となっている熱力学。
その体系は熱力学の法則として綺麗にまとめられているし
扱われる数学も決して高度ではないはずなのに
エントロピーだとか自由エネルギーだとか化学ポテンシャルだとか
直感では理解しがたい物理量がわんさか出てきて
マクスウェルの関係式が出てくる頃にはもうお手上げ状態という人も多いはず。
そんな初学者を救うスレです

2 ：

メコスジ力学を学ぶスレ

3 ：

クラウジウスの原理から解説してくれ。

4 ：

可逆機関Aと不可逆機関Bを用意します。
この二つを合わせた機関をCとします。
道具は揃った。

5 ：

お金が無いので用意できませんでした

6 ：

>>5
(ﾉ∀`)ｶﾜｲｿｳﾀﾞﾅｰ

7 ：

第二法則って時間と関係ある？

8 ：

もちろんさー
物理法則は時間対称になっていないこと
を示す大事な法則だからね
結局のところ、熱力学第二法則は
「時間には方向性がある」と主張したいだけなんだから

9 ：

>>8
>だけなんだから
えー....それはいいすぎ。

10 ：

この場合の時間って相対論関係ある？

11 ：

断熱系のエントロピーは減少しない
これしか頭に残ってない

12 ：

エントロピーはなんで状態数の自然対数をとるんだ？
なんで突然どっからlogがでてきた

13 ：

>>12
どう見てもスターリングの近似式使いたかっただけ・・・のように見えるよね。
つまり、相当でかい数値を扱うので、細かい部分をそぎ落とすためにlogをとったのかな。
あるいは指数について色々と議論したければlogをとることになるね。

14 ：

logとか取らないと加法性すら成り立たないぞ

15 ：

>>14
なるほど。物理的性質から同じ演算形式をとる演算子がlogだったということか

16 ：

示量性

17 ：

教えてください
対向流の熱交換器で１次媒体２次媒体共に水で流量も同じ
熱損失はないとすれば１次媒体と２次媒体の温度変化
は同じになりますか？
おそらく低温媒体への入熱と高温媒体からの放熱が等しいので
温度変化も同じになると思うのですが・・・
しかしそうした場合対数平均温度が０になってしまい
熱交換器の熱伝達係数を求めることができません。
温度による比熱の違い等を考慮する必要があるのでしょうか？
複数質問になりますが、詳しい方がいればよろしくお願いします。

18 ：

lim[ΔT1→ΔT2](ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1-ΔT2) = ΔT2
心配なら対数平均温度差法の導出をなぞってみたら。

19 ：

バカな俺にも教えて下さい。
焼却カロリーが6000カロリーの物を
温度1000℃の炉で完全焼却出来ると云うことを
説明するにはどうしたらよろしいのでしょうか？
よろしくお願いします。

20 ：

温度関係あらしまへん

21 ：

>>20
ありがとうございます。
カロリーを温度に変換出来ないのは重々承知なんですが
自分も含め、全くの素人さんに説明するには
どうしたらいいのかな・・・と思いまして。

22 ：

mcΔt
■ちょっとした物理の質問はここに書いてね136■
http://kamome.2ch.net/test/read.cgi/sci/1288264279/

23 ：

なんか出てきた。
ttp://www.chuo-u.ac.jp/chuo-u/news/contents_j.html?suffix=k&mode=top&topics=12513
> これまで理論上の存在であった「マックスウェルの悪魔」を、世界で初めて実験により実現しました。

24 ：

参考文献の [1] に、ブルーバックスきたー

25 ：

（個人的には一連の都築卓司本大キライなんだけどｗ）
やあ、これは久々にオモシロイな。

26 ：

螺旋階段を粒子が上ったときに壁をおろす。そのときにはエネルギーが不要って部分をもっと説明してほしい。

27 ：

でんぷん質の熱力学

28 ：

熱力学のエントロピーのグラフが何を指すか　て大事ですよね　力学　電気電磁気分野　量子力学は没なのに　熱力学だけ　優…　

29 ：

メコスジ力学を学ぶスレ

30 ：

場をつくることそのものが熱放射だとしたらどうなる？

31 ：

浸透現象って分子レベルのミクロではどういうことが起きてるんでしょうか？
溶質からのクーロン力や分子間力によって
溶媒が引かれているとかそういう感じじゃない気がしますが。

32 ：

ブラウン運動なんじゃないの？

33 ：

教科書読めばパーコレーション

34 ：

>>30
日本語を勉強しよう。

35 ：

>>
単純に水分子とかが浸透されるかたまりに
その隙間から入っていくんじゃないの？

36 ：

Q=mcT ∴S=Q/T=mc(熱容量）
これは高温はより多くの熱量を出す能力を、低温はそれなりに。
熱は広がっていくが、それはｍが増大することだ。多くのものに
熱が移ると言うことはｍが増えることではないか。
つまりエントロピー　S　の増大の法則だな
可逆ではSは一定。つまりｍは一定。一定だから可逆なんだ。

37 ：

ポエムはポエム板へ

38 ：

メコスジレスは本板で

39 ：

今わしはそのことを研究し始めた。ｍが何か質量でもいいが、まあ粒子の数かな。いや
S=kLogΩだから、しかしここから比熱の一般式がでないかな。
まっ解明できたらエントロピーの新しい意味の発見と言うところかな。
君も挑戦していいんだよ。

40 ：

まぁ、かあいい子ね。^^

41 ：

まずQ=mcTではない件
TとΔTの区別くらい…

42 ：

ｍは質量なのか、なるほど
Ｓ＝ｋlogΩから比熱の式ねぇ・・・
マックスウェル関係式とかを研究してみるといいかも

43 ：

ん〜〜〜〜〜〜〜〜〜？
もっと簡単に説明してくれないか？

44 ：

まっくすうぇるかんけいしきはだいいちほうそくをべんきょうしていればわかる。
えんとろぴーからひねつをだすにはどうしたらよいのか、かんがえなさい。
ひんととしてはじゆうえねるぎーをえんとろぴーからだしてみなさい。

45 ：

第二法則って単なる経験則ダロ？

46 ：

熱力学の範囲だとね

47 ：

統計力学まで進んでも、なぜ過去から未来へ一方通行的に時間発展するのか？は誰も説明してくれない。
時間が過去から未来へ一方的に進む事（時間の非対称性）を前提として認めれば統計力学で説明が着く。
が、なぜ過去と未来が非対称なのかについての説明は「まだ」無い。

48 ：

私が説明しよう。
我々の世界の空間が3次元だと言うことは知られている。
平面に裏と表があり、２次元平面世界の住人はその表に住むか、裏に住むか
によって３次元の一方の方向しか知りえない。数学では２次元空間を３次元
から見て超平面という。では４次元空間から見ると３次元空間、いわゆる
我々の空間は超平面である。だから裏表があり我々はその表に住んでいると
して第４次元は時間であるが、裏はマイナスの時間。表はプラスの時間のみ
と言うことになり、プラスの時間はただ進むのみ。なのである。

49 ：

それがそれであるのはチャンと理由があるのだ。それであるようにした
時に、そのためにエネルギーを投入し、負のエントロピーが発生した。
それによって秩序が作られたのだ。その分プラスのエントロピーが周りに
発生し周りに吸収された。全体としてはエントロピーは保存する。
しかるに今の物理学はここからのことしか考えていないのだ。つまり
秩序が壊れるのは、周りのプラスのエントロピーを吸収してまた無に
戻ることなのだが、それだけを見ればエントロピーが増大しているように
見える。「それがそうなのはそうしたからなのだ」

50 ：

メコスジ力学を学ぶスレ

51 ：

いわゆる空間は前後左右に動ける。３次元空間がそうだ。第４次元も前後
に動けるなら、普通の空間である。そのときは第５次元が考えられそれが
時間である。電荷は次元空間と考えられる。
つまり電荷を入れると我々の空間は５次元空間だな。重力は引力しかないから
時間と関係があるはずだ。重力は宇宙最低加速度と言うべきか、ある新しい
呼び名をこの際つけようと思うッチョる。

52 ：

とおもったが、電荷は距離が離れると弱くなるから、空間にある。
弱くなった分空間が広がった。強くなればその分空間は狭くなる。
つまり荷電空間と呼ぼう、は一般の空間で表現されるのだ。
おなじ空間は質量でも同じに表現する。第５次元というわけには逝かんな。

53 ：

つまりだな、電荷は遠く離れると弱くなる。その分マイナスの電荷で
弱められたと考える。重力も遠く離れると弱くなる。その分反重力で
弱まったと同じ効果と考える。第二等価原理だな。

54 ：

昨今、時空膨張が加速されているとの研究報告がなされておるが
未だ反重力なるものは確認されておらん。。
有りもしないものを想定するのは家庭崩壊の元じゃ( ￣つ￣)ｂ

55 ：

反重力と等価と言ってるだけ。反重力は、
この宇宙にはない。この宇宙の外。
この宇宙が球なら、その外に散らばった反存在にあると言うところだ。
ところでチミは私の家庭を崩壊させた元凶か。
なら今からでも遅くはありません。自首して罪を償いなさい。
犯罪は、チミとチミを取り巻く周囲、社会との共犯なのです。
チミの犯行を止めようとしない日本の社会国民にあるのです。

56 ：

まぁまず相対論を勉強しろ

57 ：

多重平行流型熱交換器では対数平均温度差に補正係数Fをかける必要がある。
と説明があり、補正係数は理論的に求められるそうなのですが、導出をしているテキストがあれば紹介してください。

58 ：

田崎・熱力学ってどう？
周りは絶賛してるけど、どうもこの論理展開は自分には合わないな

59 ：

>>58
これ読んだけど絶賛されるだけはある
この本で出てこない公式とか関係式を自分で導出したりすると
かなり力付くだろうな
ただ読んだだけでは理解したつもりになってる場合が多い

60 ：

>>58
俺もこの論理展開は合わないが、例としていろんな系が載ってるのは結構いいと思う
溶液の熱力学とかね
論理展開的には俺は佐々が好きだな
具体的な系は少数しかないし、実用的に重要な定圧系に関しては何も書いてないけど

61 ：

ＳＩ単位で　8.314　J/(mol･K) である。atm･l/(mol･ﾟC) では、どのような値になるか？

これ、課題なんだが
やり方がよく分からん。
ケルビン　と　℃　は、同じ温度だから、簡単に換算できるんだが
ジュールからアトムの変換がよく分からん。
だれか教えてくれ、たのむ

62 ：

田崎って独学で使える？

63 ：

>>61
1J = 1/101.3 L・atm
∴
8.314 J/(mol・K)
= 8.314 J/(mol・K) * 1/101.3[L・atm/J
= 0.082 L・atm/mol・K

64 ：

熱力、統計一緒に扱ってるのでおすすめのテキストない？

65 ：

あ、やべ、セルシウスか。
まあいいや適当に換算してw

66 ：

>>62
別に難しくはないから独学で読めないことはない
でも王道の論理展開ではないから先に別のを読んでから読み比べるのがいいとおもうけど

67 ：

15. ある蒸気タービンの質量流量12000 kg/h、入り口速度240 m/min、出口速度720 m/min、入り口の比エンタルピ 2500 kJ/kg 、出口の比エンタルピ　2000 kJ/kg 、１時間あたりの熱損失120000 kJ/hとして、出力（kW）を求めよ。

だれか、これ教えてくれ
エネルギー保存の式で解くのかと思ったけど
出力？ってなって、さっぱりだ

68 ：

入り口と出口の全熱の差×流量−損失

69 ：

ヘルムホルツの自由エネルギーの変分原理から定式化することってできないかな？
できるかどうか分からないけどそういう教科書ってある？

70 ：

てす

71 ：

熱力学を独学している際の疑問なんだが
エンタルピーの定義 H = pV + U から一般的な dH = Vdp + d'Q が得られて
ここでエンタルピーはエネルギーの単位であり、d'Q がエネルギーであることは自明だが
Vdp についても確かめてみると(ピストンの面積をS,変位をx,力をF)
Vdp = V(dF/S) = xdF　とここまで還元できたのだが
一般に力学で定義されているFdxとは形が違い、逆転してしまっている
これは熱力学についてのみ認められているエネルギーの表現と解していいのだろうか？

72 ：

>>71
> ここでエンタルピーはエネルギーの単位であり、d'Q がエネルギーであることは自明だが
> Vdp についても確かめてみると(ピストンの面積をS,変位をx,力をF)
> Vdp = V(dF/S) = xdF　とここまで還元できたのだが
> 一般に力学で定義されているFdxとは形が違い、逆転してしまっている
> これは熱力学についてのみ認められているエネルギーの表現と解していいのだろうか？
エネルギーの単位であることを確かめたいだけならどっちにdが付いても単位は同じじゃないの。
エンタルピーH は U とは違うんだから Fdx じゃなくて xdF になるのは当たり前だと思うけど。

73 ：

>>72
確かに次元そのものではそうだが
従来（力学）のエネルギーの表現としては不適当なので、xdFという形においても
エネルギーを再定義するか、拡大解釈する必要が出てくるのでは？
あるいはいままで通りの解釈でエネルギーとみなせるのか、っていうのが本旨です

74 ：

絶対零度って物質が全て運動をしなくなるんでしょ
時を止める能力があったら止めた時点で全ての運動が止まって凍りつくよね
そういう事じゃない？

75 ：

>>73
やっぱり言いたいことがよく分からないけど、
エンタルピーはエネルギーじゃない。だから何も問題ない。じゃ駄目なの？

76 ：

ダメです。

77 ：

言い方を変えると
エンタルピーはジュールの単位を持つのだからVdpあるいはxdFに対して
ジュールの単位を持つことを示さないと
エンタルピーにジュールを使うのはまずいと思わない？

78 ：

＞次元そのものではそうだが
って自分で書いてるじゃん
xdFの単位はジュールだよ

79 ：

>>78
次元が同じだからといって同じ単位を使う正当な理由はならないと思うが？
いい例として、仕事と力のモーメントは同じ次元（力×長さ）を持つが
力のモーメントの単位としてジュールを使う人はまずいない
つまり、違う物理量に対して同じ単位が使える際の条件として、次元が同じであることは必要条件ではあるが
十分条件じゃないから、また別の正当な理由が必要になると考えている
エンタルピーに関してこの議論を適用すれば、エネルギーの次元を持つからといって
単位としてジュールを適用するのには理由不足だといえる
その理由として足ると考えられるのは
「熱力学としてのエネルギーの概念を拡張して W = xdF と再定義する」　とか
「力学における W = Fdx は数学的処理によって W = xdF と拡大解釈可能（できるかは知らない）」
といったものだと思う
別に重箱の隅を突いている気はなくて、その理由がエンタルピーの本質的な理解
を助けるだろうと考えて細かい話をしているつもり

80 ：

エネルギーもエンタルピーも、状況は違えど「仕事をした時にその分増減する量」
と定義されているんだから、どっちも仕事と同じ単位であたりまえ、って考えじゃ
いかんの？

81 ：

>>80
なるほど、確かにシンプルにそういう思考ならジュールを使うのも妥当に思える
とするとやっぱり、エンタルピーの意味は定圧下でQと一致すること以外になんの意味もないのか
Vdpに何か面白い解釈を与えられないだろうか

82 ：

> 定圧下でQと一致すること以外になんの意味もないのか
P,Sを自然な変数とする熱力学関数……
VdPはLegendre変換で出てきた以上の意味はないと思うけどな
自由エネルギーのSdTも同様

83 ：

（示量変数）X（それに対応する示強変数）= [エネルギー]
じゃだめ？
これを一番下に敷くのはよくないとは思うけど
これ読んだら、モヤモヤ感が晴れるかも
http://www.amazon.co.jp/%E7%86%B1%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E3%81%AE%E5%9F%BA%E7%A4%8E-%E6%B8%85%E6%B0%B4-%E6%98%8E/dp/4130626094/

84 ：

>>82
ルジャンドル変換、熱力学関数…まだあまり先までいってないんで出てきてない
参考書をもう少し進めてみようかな
>>83
>（示量変数）X（それに対応する示強変数）= [エネルギー]
そうすると力学のエネルギーとはやや違った見方になるとは思うけど
これを定義にするのは確かにいただけない感があるなぁ…
参考書として使ってるのは三宅哲さんの本なんだが、図書室で探してみる

85 ：

力学はミクロ系だからピッタリ合致はしない気はする
ジュールの実験が力学的なエネルギーと熱学的なエネルギーを
つないでいて、元は別の概念とか

86 ：

>>85
熱力学は力学の仕事の概念では包含しきれない要素があることが理解できてきた
まあよく考えてみれば全部力学でカバーできたら熱力学の存在意義が薄れるしな…
そうすると、力学的エネルギーでは捉えきれない
熱力学的エネルギーのようなものであると解せるかもしれない
こういう思考を積めば、Vdpはエネルギーの次元にそこ一致するものの
力学においては仕事として認めがたいが熱力学的エネルギーとしてなら
十分に位置づけができるように思えてきた
また等圧変化において保存量であると定義されたエンタルピーの意味合いも
いくらか見通しが良くなったように感じる

87 ：

>また等圧変化において保存量であると定義されたエンタルピー
これあってる？
エンタルピーは少なくとも熱の移動量だけ変化するはず

88 ：

ゴムひものサイクルについて私は驚くべき発見をした。
手許の計算式が事実であるならば、
なんとこのゴムひもは低熱源から熱を受け取り
高熱源に排熱するのである。

89 ：

>>88
意味が良く分からないが、他所からエネルギーを投入すればそう言う事も可能

90 ：

そもそもエアコンとか典型例だろうに

91 ：

>>88
とりあえず、計算式をうp

92 ：

>>91
http://blog-imgs-36.fc2.com/k/a/r/karimeroka/20100403211022530.jpg

93 ：

清水さんの熱力学の基礎を勉強している人いませんか？
わからないところがあるので聞きたいです。

94 ：

メコスジ力学を学ぶスレ

95 ：

とりあえず、書いたらよろしかろう。私は明日に備えてこれから寝るけど、
明日深夜には復活する予定。

96 ：

男のエネルギー！！
http://mangakan-bekkan.com/
裏DVD・RDVD通販のまんが館別館

97 ：

T-S線図の書き方がわかんないね。
等温、等圧、等容、断熱の時どうなるんだ？
熱力学の大先生方に教えていただきたいな

98 ：

断熱くらい分かれよ

99 ：

>>98
等エントロピー変化だから垂直？

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