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熱力学忘備録①

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大学で学んだ事のおさらい。自分でわかる用に言い回しを超簡潔にしている為、専門家が見たら怒る事間違いなし。 熱力学:熱を機械仕事へ変換する為の学問として発達。 熱力学第0法則:熱は平衡になるまで(温度差が無くなるまで)その移動が続く。 熱力学の第1法則:=エネルギー保存則。熱はエネルギーとして扱われ、移動や変換はされるが急に消滅したりはしない。 熱力学の第2法則: 内部エネルギー 物質を構成する粒子の微視的エネルギー。熱力学で言うと気体分子の運動エネルギー(並進運動や、分子自体が回転するエネルギー)。気体だけで考えると、内部エネルギーが上がれば温度もあがる。液体が気体へと変化する場合は別。液体から気体へと変わっていく間内部エネルギーは上昇し続けるが、温度は変わらない。 質点系の内部エネルギー 例えば、見えない立方体の空間があって(これを系として)N個の粒子がこの立方体の内部を飛び回っているとする。粒子は系から出たり、別の粒子が系に入って来る事はない。 直交座標系において、各粒子の位置ベクトルと速度ベクトルを 、 (i=1,2,…N)とする。 系全体の質量と、系そのものの重心は、 と表される。更に、重心の移動速度を とし、重心に対する各粒子の相対位置ベクトル、相対速度ベクトルをそれぞれ とすると、 となる。系の保有する全運動エネルギーは 最後の項はゼロになるから結局 第1項が系の巨視的な運動エネルギー、第2項が内部エネルギー。もう一回確認すると、内部エネルギーは物質(または系?) を構成する粒子の微視的エネルギー。 以下イメージ。