私でも分かる! 熱力学

椿 耕太郎

目次

• はじめに
• 変数一覧
• 熱力学第一法則とエネルギー
  • 系と境界
  • 力学的エネルギー
    • 仕事
    • 運動エネルギー
    • 位置エネルギー
    • 力学的エネルギー
  • 内部エネルギーと発熱、伝熱
    • 内部エネルギーと発熱
    • 発熱がある場合の力学的エネルギーの変化
    • 熱の伝わり（伝熱）
    • 熱容量、比熱
    • 熱の伝わりによる内部エネルギーの変化
  • 熱力学第一法則
  • エネルギーを変換する装置
    • 熱機関とヒートポンプ
    • 熱機関の効率とヒートポンプの性能
    • 他のエネルギーの変換
  • まとめ
    • 問題
    • 解答
  
  
• 熱力学第二法則とエントロピー
  • 熱力学第二法則とは
    • 系と熱源について
  • 熱力学第二法則の表現
    • クラウジウスの表現
    • トムソンの表現
    • 熱の不可逆性と時間の流れとの関連
    • 準静的過程
    • 問題
    • 解答
  • 可逆サイクル（可逆熱機関・可逆ヒートポンプ）の効率と熱力学的温度
    • 可逆サイクル（可逆熱機関と可逆ヒートポンプ）
    • 可逆サイクルの効率は熱源で決まる
    • 可逆サイクルの熱と仕事と温度
    • 三つの熱源での可逆サイクル
    • 熱力学的温度と可逆サイクルの効率
    • 問題
    • 解答
  • エントロピー
    • 定義
    • 一つの熱源
    • 二つの熱源
    • 複数の熱源
    • 無限個の熱源
    • エントロピーの定義
    • 問題
    • 解答
  • まとめ
  
  
• 熱力学第零法則と温度
  • 熱力学第零法則
    • 温度の比較
    • 局所熱力学的平衡
  • 温度
    • 温度の基準
    • 熱力学的温度
    • 問題
    • 解答
  
  
• 状態量
  • 状態量の関係
  • 体積・比体積
  • 圧力
  • ヘルムホルツの自由エネルギー
    • ヘルムホルツの自由エネルギーの定義
    • ヘルムホルツの自由エネルギーとの関係
  • エンタルピー
  
  
• 閉じた系
  • 閉じた系のサイクル
    • 系と平衡
    • 閉じた系の周囲とのやりとり
    • サイクル
    • 閉じた系のサイクルでの過程
    • 熱機関
    • ヒートポンプ
  • 閉じた系での可逆サイクルの過程(カルノーサイクル)
    • 準静的過程
    • 閉じた系での可逆サイクルの過程(カルノーサイクル)
    • 問題
    • 解答
  • 閉じた系の可逆サイクル（カルノーサイクル）での熱と仕事
    • 断熱過程
    • 準静等温過程
  • まとめ
  
  
• 熱力学第一法則とエネルギーの付録
  • 位置エネルギー
  
  
• 熱力学第二法則とエントロピーの付録
  • 可逆と不可逆
  • 可逆な現象と不可逆な現象
    • 不可逆な現象
    • 可逆な現象
  • 熱力学第二法則のトムソンの表現とクラウジウスの表現
  • サイクルの比較
    • 可逆サイクルの効率は等しい（クラウジウスの表現）
    • 可逆サイクルと不可逆の熱機関の効率の比較
    • 可逆サイクルの効率が高い場合
    • 可逆サイクルと不可逆のヒートポンプの性能の比較
  • 可逆過程の熱と不可逆過程の熱
  
  
• 熱力学第零法則と温度の付録
  • 理想気体温度と熱力学的絶対温度
    • 準静等温過程での関係
    • 可逆断熱過程での関係
    • 熱の比
  
  
• 閉じた系の付録
  • 仕事が状態量ではないのは何故か
    • 仕事の関数
    • 具体的な例
    • 経路積分
    • 熱も状態量ではない
  • 系と周囲での仕事を取り出す
  • 自由膨張過程
  • なにも起こらないサイクル
  • 準静的過程における微小差
  • 平衡と不可逆
  • 可逆サイクルに近づける
  • 取り出せる仕事と不可逆性
  
  
• 参考文献

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