熱力学、特に熱機関（熱サイクル）の問題では、たくさんの物理量が登場し、さらには物理量同士の関係式もたくさん登場する（ボイル、シャルル、状態方程式、熱力学第一法則、モル比熱など）。そのため、実際に問題を見てみても様々な問われ方をして、様々な…

熱力学、特に熱機関（熱サイクル）の問題では、たくさんの物理量が登場し、さらには物理量同士の関係式もたくさん登場する（ボイル、シャルル、状態方程式、熱力学第一法則、モル比熱など）。そのため、実際に問題を見てみても様々な問われ方をして、様々な…

気体分子運動論とは、「（気体を微視的・ミクロにとらえ）多数の気体分子が様々な向きに飛び回っているものが気体である」というモデルをもとに気体の性質について考える理論です。この理論によって圧力や温度、エネルギーという様々な巨視的・マクロな物理…

蒸気機関やガソリンエンジンなどのように、熱を使って仕事を行うための機関を"熱機関"といいます。1700年代に初めて作られた熱機関では、熱エネルギーの0.5％程度のみが仕事として利用されていたといわれています。99.5％は無駄に使われていたということです…

熱機関とは、熱を仕事に変換する装置のことです。例えば1705年のニューコメンという人が作った蒸気機関（下図）のように、水を熱して膨張させ(左図)、次に冷やして(中図)収縮させる(右図)とモノを持ち上げるといった仕事をさせることができます。 熱効率とは…

このページでは、経験則として、実験的に得られた"理想気体の運動方程式"という式を紹介します。実験的に得られたものなので、法則というべきものです。 また、今後の準備も含め、復習や用語の定義も行います。 1. 復習 ■圧力$P$〔N/ m2〕 圧力とは単位面積…

このページでは、熱機関の中の気体の状態の変化をモデル化し、熱機関の熱効率や熱エネルギーと仕事の関係などについて考察してみたいと思います。これにより、熱効率やエネルギー効率といったところがより具体的にイメージできるようになると思います。 次の…

前ページにあげた熱機関の具体例を用いて、熱効率を求めるために必要な手順をまとめてみましょう。ここでは前ページの①各変化によって気体の状態、②気体がした(正味の)仕事Wについて詳しく見てみます。 ①各状態変化における気体の状態の変化の計算の仕方 各…