(1)比エンタルピーと、エンタルピーの違い 1kgの冷媒(物質)が持っているエンタルピーを比エンタルピーと言います。 比エンタルピーの単位は(kJ/kg)で、エンタルピーの単位は(kJ)です。 比体積(m3/kg)と体積(m3)との関係を思いだせばすぐ解りますね。 比エントロピーも同様です。 分りきったこととして、「比」を取ってしまうことも多いので注意してください。 (2)熱量とエンタルピーの違い 熱量とはある物質から外部へ放出した(または外部から取込んだ)熱エネルギーのことです。 エンタルピーはある物質が持っているエネルギー(熱+圧力Energy)です。 ある物質のエンタルピーが変化すると、その分だけ外部と熱や動力を出し入れします。 (これが熱力学の第1法則です。エネルギー保存の法則とも言います) 例えば、水1kgの温度が1℃下がるのは、4. 【熱力学】エンタルピーって何？内部エネルギー、エントロピーとの違いは？ - エネ管.com. 186kJの熱量で冷却されたからです。 (4. 186は水の比熱と言い、単位はkJ/(kg・K)です。昔の単位で1 kcal/kg℃) (3)状態量とエネルギーの関係 圧力、温度、体積のようにある物質の状態を表すものを状態量と言います。 この他にエンタルピー、エントロピー、内部エネルギーなど色々な状態量があります。 状態変化によって発生するもの、例えば熱量、動力、仕事 等は状態量ではありません。 これらは物質が外部と出し入れするエネルギーです(外部エネルギーとも言います)。 (2)の例で、4. 186kJの熱量は外部エネルギーです。 一方、1℃当り4. 186kJ/kgだけ比エンタルピー(or内部エネルギー)が高いと言えば、 状態量としての記述です。 (4)エントロピー 熱は高温から低温の物質に流れ、逆には流れません。 (熱力学の第2法則) (エントロピーは熱力学第2法則から導かれ、ds=dq/Tで示される状態量です。) エントロピーとは、ある変化が可逆変化とどの程度違うかを示すものです。 可逆変化とは、外部とのエネルギーの出入りが逆転すると元に戻る変化です。 例えば、断熱圧縮のコンプレッサーを冷媒で駆動すると原理的には断熱膨張エンジンになります。 この様なものが可逆変化です。可逆変化ならばエントロピーは変化しません。 なお、断熱変化は必ずしも可逆変化ではありません。 冷凍サイクルでエントロピーを意識するのは圧縮工程です。 理想の圧縮工程では、冷媒とシリンダとの間に熱の出入りの無い断熱圧縮をし、 エントロピー変化もゼロです。だからP-h線図ではエントロピー線に沿ってコンプレッサーを書きます。 (注意) 膨張弁は断熱変化ですが可逆変化ではありません。 物質は高圧から低圧に流れ、逆には流れない からです。・・・これも第2法則の別表現 膨張、蒸発の行程は全て不可逆変化で、エントロピーは増加します。
1℃、比エンタルピーが2780kJ/kgなのでエントロピーは6. 08kJ/kgKになります。 $$\frac{2780}{(273+184. 1)}=6. 08$$ こうしてみると、 飽和蒸気は圧力が大きくなればエンタルピーは小さくなっていきます 。これは、圧力が高くなると比体積が小さくなる分、存在できる範囲が狭まって「乱雑さ」が小さくなるからだと言えます。 例えると、「ぐちゃぐちゃに散らかった大きな部屋」と「同様に散らかった小さな部屋」では前者の方が「乱雑さ」が大きいというイメージです。 等エンタルピー変化と等エントロピー変化 熱力学の本を読んでいると 「等エンタルピー変化」 と 「等エントロピー変化」 というものが出てきます。 これは、何かしら変化を起こすときに「同じエンタルピー」のまま流れていくのか「同じエントロピー」のまま流れていくのかの違いです。 等エンタルピー変化 等エンタルピー変化は、前後で流体のエンタルピーが変化しないことを言います。例えば、気体の前後圧力を調整するバルブ(減圧弁)を通る時を考えます。 この時、バルブの前後では圧力は変化しますが、エンタルピーは変化しません。なぜならただ通っただけで外部に何も仕事をしていないからです。 例えば、1. 0MPaGの飽和蒸気を0. 5MPaGまで減圧した場合を考えてみましょう。 バルブの一次側は1. 0MPaGの飽和蒸気なので2780kJ/kg、温度は184℃でこの時のエンタルピーは6. 08kJ/kgKです。 $$\frac{2780}{(273+184. 08$$ これを0. Enthalpy（エンタルピー）の意味 - goo国語辞書. 5MPaGまで減圧した場合、バルブの前後でエンタルピーが変化しないので、二次側は0. 5MPaG、169℃の過熱蒸気になり、この時のエントロピーは6. 29kJ/kgKになリます。 減圧のような絞り膨張の場合、エンタルピーは変化しませんがエントロピーは増加するという事が分かります。 ※ 実際にはバルブと流体の摩擦などで若干エンタルピーは減少します。 【蒸気】減圧すると乾き度が上がる?過熱になる? 目次1. 等エントロピー変化 一方、等エントロピー変化はエンジンやタービンなどを流体の力で動かすときに利用されます。理想的な熱機関では流体のエネルギーは全て仕事として出力されると仮定します。 この時、熱機関の前後では外部との熱のやり取りがなくエントロピーは変化していないとみなします。 ※これもエンタルピーと同様、実際には接触部で機械的な摩擦損失などがあるので等エントロピーにはなりません。 【タービン】タービン効率の考え方、熱落差ってなに?
001[m3/kg]$$ ここで、ΔH=2257[kJ/kg]、P=1. 0×10^5[Pa]、ΔV=1. 693[m3/kg]より $$ΔU=2087[kJ/kg]$$ よって内部エネルギー変化は2087kJ/kg、エンタルピー変化は2257kJ/kgということになります。 エンタルピーは内部エネルギーに仕事を加えたもの なので、エンタルピーの方が大きくなっていますね。 体積が一定の場合はΔVが0になるので、内部エネルギーの変化量とエンタルピーの変化量は等しく なります。 話としては、定圧比熱と定容比熱の違いについての考え方と似てますね。 【熱力学】定圧比熱と定積比熱、気体の比熱が2種類あるのはなぜ? 目次1. 続きを見る エンタルピーとエントロピーの違い エントロピーは物体の 「乱雑さ」を表す指標 です。熱量を温度で割ったkJ/K(キロジュール/ケルビン)で表されSという記号が使われます。こちらもエンタルピー同様に単位質量当たりのエントロピーは比エントロピーと呼ばれます。 例えば、水の比熱を先程と同様に4. 2kJ/kgKとすると10℃の 水の比エントロピーは0. 148kJ/kgK となります。 $$\frac{4. 2×10}{(273+10)}=0. 148$$ この水を加熱して30℃まで昇温した場合を考えてみましょう。この場合、30℃の水の比エントロピーは0. 415kJ/kgKという事になります。 $$\frac{4. 2×30}{(273+30)}=0. 415$$ 温度というのは水の分子運動であらわされるので、加熱されて昇温した水は分子の動きが早くなった分「乱雑さ」が増加したという事になります。 水蒸気の場合を考えてみます。 0. 1MPaGの飽和蒸気は 蒸気表 より温度が120℃、比エンタルピーが2706kJ/kgと分かります。ここからエントロピーを計算すると6. 88kJ/kgKになります。 $$\frac{2706}{(273+120)}=6. 【大学物理】熱力学入門③(エンタルピー) - YouTube. 88$$ 水の状態と比べると気体になった分 「乱雑さ」が増大 しています。 同様に、0. 5MPaGの飽和蒸気では温度が158. 9℃、比エンタルピーが2756kJ/kgなのでエントロピーは6. 38kJ/kgK。 $$\frac{2756}{(273+158. 9)}=6. 38$$ 1. 0MPaGでは温度が184.
この分子の動きそのものが「熱」であり、壁にぶつかる力こそが「気体の圧力」になるわけです。 このような分子の運動エネルギーに加えて、構造エネルギーというものも含まれています。 これは何かっていうと、分子の中身のエネルギーのことです。原子同士の振動や、結合を介した回転運動、電子のエネルギーなど無数にあります。 こういったいろ~んなエネルギーをひっくるめて、内部エネルギーと定義して「U」と書いて表します。 そして、重要なことがひとつあります。物理学の世界では、内部エネルギーの絶対値を測ることはやりません! 大事なのは、反応前後での内部エネルギーの変化、つまり「ΔU」です(Δは「変化量」をあらわす)。 ΔUをみることで、熱や力などのエネルギーがどのように動いたのか?をみていくことになります。 熱と仕事で内部エネルギーは変化する! では、実際に内部エネルギーを式で表していきます。といっても、めちゃくちゃ簡単な式なのでアレルギー反応は起こさないように! 内部エネルギーを変化させるものを考えると、「熱」を加えるか、「仕事(力)」を加えるか、しかないですよね?(ここではそういう仮定にしています!) ここで、熱を「Q」、仕事を「W」とすると「ΔU=Q+W」という式が書けます。与えられた熱と仕事が、内部エネルギーにプラスされるっていう式です。 Wはもうちょっと別の書き方で表現できそうです。気体をイメージすると、仕事は体積を変化させてピストンを動かすようなイメージです。 もし大気圧下で圧力が一定だとすると、仕事量は圧力×体積変化で「pΔV」と表現することができます。 そして、もし気体が圧縮すればΔVはマイナス、膨張すればΔVはプラスになりますよね。 これを、気体の気持ちになって考えてみると、 気体が圧縮(ΔVは-)=外部から仕事をされた=内部エネルギーは増加(ΔUは+) 気体が膨張(ΔVは+)=外部に仕事をした=内部エネルギーは減少(ΔUは-) という関係になります。 つまり何が言いたいかというと、体積変化と仕事の符号が逆になるので仕事にはマイナスがつくのです! ΔU=Q-pΔVとなるわけですね。(ここが混乱するポイントかもしれません。この符号を間違えないように注意です) これでΔUの定義は無事できました! エンタルピーとは? ここまできたら、エンタルピー(H)までもう一息です。 まずは、エンタルピーの定義というものを覚えましょう。これは、定義なのでこれ自体に意味はないので、気にしないように!
よぉ、桜木建二だ。エントロピーとよく似ているけれど別モノのエンタルピー。日本語では熱含量(がんねつりょう)とも呼ばれ単位は熱量と同じく[ジュール、J]を使う。意味としては含熱量という文字通り気体物質が含んでいる正味の熱量と考えてよい。空気湿り線図からエンタルピーを求めることもある。さて、このエンタルピーを用いるメリットについて理系ライターのR175と解説していこう。 解説/桜木建二 「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。 ライター/R175 関西のとある国立大の理系出身。 学生時代は物理が得意で理科の教員免許も持ち。 ほぼ全てのジャンルで専門知識がない代わりに初心者に分かりやす い解説を強みとする。 1.
目次1. まとめ エンタルピーは 物体の持つエネルギー 温度エネルギーと圧力エネルギーを足し合わせたもの 燃料、蒸気、空気 など様々なところで利用される エンタルピーと内部エネルギーの違い は仕事を含むか含まないか エントロピーは 熱量を温度で割った値で「乱雑さ」 を表す。 等エンタルピー変化は絞り等、等エントロピー変化はタービンなどの熱機関 で利用される。 エンタルピーは燃料から動力エネルギーを生み出す熱機関では必須の考え方になります。 教科書の最初の数式を見て苦手意識を持っている方も多いかと思いますが、実際にはよく使われる便利な指標なのでぜひ有効に活用していきましょう。 ↓ この記事はこちらの参考書をもとに作成しています。伝熱に関して詳しくなりたいという方にお勧めです。
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