心智圖資源庫 熱力学の基礎
熱力学の基礎に関するマインドマップです。主な内容は、熱力学第二法則、周期過程カルノー周期カルノー定理、理想気体の断熱過程、熱力学第一法則とその応用、熱力学過程、仕事、熱、などです。内部エネルギー。
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熱力学の基礎
熱力学プロセスの仕事熱内部エネルギー
熱力学の基礎: 平衡状態が崩れると、熱力学系の状態は時間とともに変化します。
非静的プロセス
準静的プロセス: システムの熱力学的プロセスのすべての瞬間状態は平衡状態です。 (理想的なプロセス) (無限に遅い) は p-v ダイアグラムで表すことができます。
仕事: dW=pdv (p-v グラフ曲線の下の面積)
熱とモル熱容量
熱: システムと外界の間の温度差によって伝達されるエネルギー
モル熱容量: 1 mol の物質の温度が上昇または下降します。dT は吸収または放出される 2 熱の量です。 Cm=dQ/dT
一定体積モル熱容量
定圧でのモル熱容量
内部エネルギー
熱力学の第一法則とその応用
Q=ΔE W
Q>0系は外界からエネルギーを吸収し、W>0系は外界で働きます。
応用
アイソボディプロセス
システムは外部からは機能しません。 Q=ΔE=mCvΔT,Cv=i/2*R
等圧過程
pは定数、T/Vは定数
ΔE=i/2mΔT
Cp=i/2R R
Q=ΔE W=3i/2mRΔT
等温プロセス
T は定数、pV は定数で、内部エネルギーは変化しません。
Q=W=mRTln(V₂/V₁)=mRTln(p₁/p₂)
理想気体の断熱過程
断熱プロセス
Q=0。準静的プロセス。
W=-ΔE=-i/2mRΔT=-mCvΔT=(p₁v₁=p₂v₂)/(g-1)
断熱方程式: pv^g=定数 v^g-1T=定数 p^g-1T^-g=定数
断熱線の傾きの絶対値は等温線の傾きの絶対値より大きい
循環過程カルノー サイクル カルノー定理
サイクルプロセス
ポジティブサイクル: システムは外界に対してポジティブな働きをします。 ΔEは変化しない
熱および冷凍エンジン
熱機関の効率
h=1-Q₂/Q₁。 Q₂ はシステムが低温熱源から吸収する熱、Q1 はシステムが外部の低温熱源に放出する熱です。
冷蔵庫の冷凍係数
e=Q₂/(Q₁-Q₂)、Q₂ は低温熱源からシステムが吸収する熱、Q1 は高温熱源から放出される熱です。
カルノーサイクル
2 つの等温プロセスと 2 つの断熱プロセス
h=1-T2/T1(T1:高温熱源、T2:低温熱源)
e=T₂/(T₁-T₂)=Q/W>1
カルノーの定理
同じ高温熱源と低温熱源の間で作動する可逆性熱機関の効率は同等です。
同じ 2 つの高温熱源と低温熱源の間で動作する不可逆熱エンジンの効率は、可逆熱エンジンの効率よりも高くすることはできません。
熱力学の第二法則
コンテンツ
自然現象の不可逆性
仕事から熱への変換の不可逆性: 仕事から熱への変換は自然発生的ですが、他の影響なしにすべての熱が正常に変換されるプロセスは自然発生的には発生しません。
熱伝導の不可逆性:熱の伝導には方向性があり、低温の物体から高温の物体への熱は自然に発生しません。
エントロピー増大の原理
ボルツマンのエントロピー公式とエントロピー増大原理
S=klnW
孤立系における自然過程は常にエントロピー増大の方向に進み、平衡状態はエントロピーが最大の状態に相当する。
クラウジウスのエントロピー公式
ds=dQ/T