こんにちは( @t_kun_kamakiri)。 本記事では、 熱力学第二法則 というのを話していきます。 ひつじさん 熱力学第二法則ってなんですか? タイトルの通り「わかりやすく」と自身のハードルを上げているのですが、 わかりやすいかどうかは日常生活に置き換えてイメージできるかどうかにかかっている と思っています。 熱力学第二法則と言ってもそれに関連する法則はいくつもの表現がされています。 少し列挙しておきましょう! ( 7つ列挙!! ) クラウジウスの原理 トムソンの原理(ケルビンの原理) カルノーの原理 第二種永久機関は存在しない 熱と仕事は非対称 クラウジウスの不等式 エントロピー増大則 全部は説明しきれないので、本記事では以下の内容に絞って書いていきます。 本記事の内容 クラウジウスの原理 トムソンの原理(ケルビンの原理) カルノーの原理 第二種永久機関は存在しない 熱と仕事は非対称 の解説をします(^^♪ 関連する法則が7つ あったり・・・ 結局何を覚えておくのが良いのかわかりずらいもの熱力学第二法則の特徴のひとつです。 ご安心を(^^)/ 全部、同値な法則なのです。 まずは、熱力学第二法則を理解する2つの質問を用意しましたので、そちらに答えるところから始めよう! 「熱力学第二法則」を理解するための2つの質問 以下の2つの質問に答えることができたら、 熱力学第二法則を理解したと言っても良いでしょう (^^)/ カマキリ 次の2つの質問に答えれたらOKです。 【質問1】 湯たんぽにお湯を入れます。 その湯たんぽを放置しているとどうなりますか? 自然に起こるのはどちらですか? 【正解】 だんだん冷めてくる('ω')ノ 【解説】 熱量は熱いものから冷たいものへ移動するのが自然に起こる! 熱力学第二法則をわかりやすく理解する2つの質問。｜宇宙に入ったカマキリ. (その逆はない) このように、誰もが感覚的に知っているように 「熱は温度が高いものから低いものへ移動する」 という現象が、熱力学第二法則です。 熱の移動の方向を示している法則 なのです。 【質問2】 熱量の全てを仕事に変えるようなサイクルは作ることができるのか? 【正解】 できない。 【解説】 \(\eta=\frac{W}{Q_2}=1\)は無理という事です。 どんなに工夫をしても、熱の全てを仕事に変えるようなサイクルは実現できないということが明白になっています。 こちらも 熱力学第二法則 です。 現代の電力発電所でも効率は40%程度と言われています。 熱量を加えてそれをすべて仕事に変えることができたら、車社会においてめちゃくちゃ効率の良いエンジンができますよね。 車のエンジンでも瞬間的に温度が3300K以上となって、1400Kあたりで排出すると言われていますので効率は理療上でも50%程度・・・・しかし、現実には設計限界などがあって、25%程度になるそうです。 熱エネルギーと仕事エネルギー・・・同じエネルギーでも、 「 仕事をすべて熱に変えることができる・・・」 が、 「熱をすべて仕事に変えることはできない」 という法則も熱力学第二法則です。 エネルギーの質についての法則 なのです!
超ざっくりまとめると熱力学第二法則とは 【超ざっくり熱力学第二法則の説明】 熱の移動は「温度の高い方」から「温度の低い方」へと移動するのが自然。 その逆は起こらない。 熱をすべて仕事に変換するエンジンは作れない。 というようにまとめることができます。 カマキリ この2つを覚えておけば何とかなるでしょう! 少々言葉足らずなところがありますが、日常生活に置き換えて理解するのには余計な言葉を付けると逆にわからなくなってしまいますので、まあ良いでしょう。 (よく「ほかに何も変化を残さずに・・・」という表現がかかれているのですが、最初は何言ってるのかわかりませんでした・・・そのあたりも解説を付けたいと思います。) ここまでで何となく理解したって思ってもらえればOKです。 これより先は少々込み入った話になりますが、 上記の2つの質問 に立ち返って読んでもらえればと思います('ω') なぜ、熱力学第二法則が必要なのか? 熱力学は「平衡状態」から「別の平衡状態」への変化を記述する学問であります。 熱力学第一法則だけで十分ではないかと思うかもしれませんが、 熱力学第一法則を満たしていても(エネルギーが保存していても)、 何から何への変化が自然に起こるのか? 自然界でその変化は起こるのか、起こらないのか? その区別をしてくれるものではなりません。 これらの区別を与える基準になる法則が、 熱力学第二法則 なのです。 カマキリ こんな定性的じゃなくて、定量的に表現してくれよ!! そう思ったときに登場するのが、 エントロピー です! エントロピーという名前は、専門用語すぎるにも関わらず結構知られている概念です。 「その変化は自然に起こるのかどうか・・・?」を定量的に表現するための エントロピー という量です。 エントロピーは、「不可逆性の度合」「乱雑さの度合い」など実にわかりにくい意味合いで説明されていますが、 エントロピーは個人的には「その変化は自然に起こるのかどうか・・・? 」を評価してくれる量であるのが熱力学でのエントロピーの意味だと思っています。 エントロピーについて話し始めるとそれだけで長くなりそうなのでここでは、割愛します_(. _. 常識覆す温度差不要の熱発電、太陽電池超えの可能性も | 日経クロステック（xTECH）. )_ 勉強が進んだら記事にします! エントロピーの話はさておき、 「自然に起こる状態」というのを表現するのに、何を原理として認めてやるのが良いのか?
よぉ、桜木健二だ。熱力学第一法則の話は理解したか?第一種永久機関は絶対ないだろう・・・というのはいいか? 熱現象というのはとらえどころがないように思えて、熱力学ってなんだかアバウトじゃね?なんて思ってるキミ。この記事を読んで熱力学は非常に精緻にできていることをわかってくれ。 じゃあ、熱効率と熱力第第二法則、第二種永久機関についてタッケさんと解説していくぞ。 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/タッケ 物理学全般に興味をもつ理系ライター。理学の博士号を持つ。専門は物性物理関係。高校で物理を教えていたという一面も持つ。第1種永久機関が不可能なのは子供でもわかるレベルだが、第2種永久機関は熱力学第1法則に反していないのでわかりにくい。真剣に研究している人もいるとのこと。 熱効率と永久機関 image by iStockphoto 熱効率とはどのようなものでしょうか?
永久機関とは?夢が広がる?でも実現は不可能なの? ここでは永久機関とはどんなものなのかについてご説明したいと思います。そして理論的に実現可能であるかを熱力学の観点から検証していきたいと思います。 永久機関とは?外部からエネルギーを受け取らず仕事を行い続ける装置? 永久機関とは「外部から一切のエネルギーを受け取ることなく仕事し続けるもの」を指します。つまり永久機関が一度動作を始めると、外部から停止させない限り一人で永遠に動作し続けるのです。 永久機関には無からエネルギーを生み出す「第一永久機関」と、最初にエネルギーを与えそれを100%ループさせ続ける「第二永久機関」の2つの考え方が存在します。 なお、「仕事」というのは「他の物体にエネルギーを与える」ことを指します。自分自身が運動しつづける、というのは仕事をしていないので永久機関とは呼べません。 永久機関の種類?第一種永久機関とは?熱力学第一法則に反する? はじめに第一永久機関についてご説明します。これは自律的にエネルギーを作り出し動作するような装置を意味しています。しかしこれは熱力学第一法則に反することが分かっています。 熱力学第一法則とは「エネルギー保存の法則」と呼ばれるものであり、「エネルギーの総量は必ず一定である」というものです。つまり「自律的に(無から)エネルギーを作り出す」ことはできないのです。 「坂道に球を置けば何もしなくても動き出すじゃん」と思う方もいるかもしれません。しかしこれは球の位置エネルギーが運動エネルギーに変換されているだけであり、エネルギーを作り出してはいません。 第二種永久機関は熱力学第一法則を破らずに実現しようとしたもの? 前述のとおり「自律的にエネルギーを作り出す」ことは熱力学第一法則によって否定されました。そこで次の手段として「エネルギー効率100%の装置」を作り出そうということが考えられます。 つまり、「装置が動き出すためのエネルギーは外部から供給する。そのエネルギーを使って永久に動作する装置を考える」というものです。これならば熱力学第一法則に反することはありません。 エネルギーの総量は一定というのが熱力学第一法則なので、仕事によって吐き出されたエネルギーを全て回収して再投入することで理論的には永久機関を作ることができるはずです。 第二種永久機関の否定により熱力学第二法則が確立された?
「エネルギー保存の法則に反するから」 これが答えのひとつです。 力学的エネルギー保存の法則だけなら、これで正解です。 しかし、熱力学第一法則で内部エネルギーを導入し、熱がエネルギー移動の一形態であることを知りました。 こうなると話は別です 。 床にボールが落ちているとします。 周囲の空気の内部エネルギーが熱としてボールに伝わり、そのエネルギーでいきなり動き出す(運動エネルギーに変わる)としたらどうでしょうか? エネルギー保存則(熱力学第一法則)には反していません 。 これは、動いているボールが摩擦で止まる(ボールの運動エネルギーが摩擦熱という形で周囲に移ること)の反対です。 摩擦があってもエネルギー保存則が満たされるよう になったのですから、当然 逆の現象もエネルギー保存則を満たす のです。 ◆止まっている車がいきなりマッハの速度で動き出す。 ◆大きな石がいきなり飛び上がって大気圏を飛び出す。 何でもありです。 それに応じた量の熱が奪われて、回りの温度が下がれば帳尻が合ってしまいます。 仕方ありません。 内部エネルギーというどこにでもあるエネルギーと、特別なことをしなくても伝わる熱というエネルギー移動方法を導入した代償です。 ですから、これを防止する新しい法則が必要です。それがトムソンの定理(熱力学第二法則)なのです。 よく、 物事はエネルギーが低い状態に向かう などと言います。 これは間違いです。 熱力学第一法則ではエネルギーは必ず保存します。 エネルギーが低い状態というもの自体がありません。 物事が変化する方向はエネルギーで決まっているのではなく、熱力学第二法則で決まっているのです。 エネルギーの質 「目からうろこの熱力学」の最初の記事「 ところでエネルギーって何?省エネ時代の必須知識「熱力学」を知ろう! 」で、 エネルギーの消費とは 、エネルギーが無くなることではなく、 エ ネルギーの質が落ちて使えなくなること だと説明しました。 トムソンの法則で、その意味が少し見えてきます。 エネルギーは一度熱として伝わると、仕事として(完全には)取り出せなくなる のです。 これが、エネルギーの質の劣化です。 力学的エネルギー保存の法則では、エネルギーの定義は「仕事をする能力」でした。これでは「仕事として使えないエネルギー」というものはあり得ません。 「 ところでエネルギーって何?省エネ時代の必須知識「熱力学」を知ろう!
2019. 02. 04 身近な野鳥たちのなぜ?なに?
イノッチファームでシェアリングネイチャー No. 135〈モズのはやにえ〉(2020. 10.
最終更新: 2021年3月22日12:48 FF7オリジナルのアイテム「モズのはやにえ」の効果や入手方法、使い道などを掲載しています。モズのはやにえの全情報を掲載していますので、FF7(ファイナルファンタジー7)を攻略する際の参考にどうぞ。 アイテム一覧 モズのはやにえの効果/使い道 効果/使い道 効果/用途 100%の確率でカエル状態にする 対象 単体 バトル使用 可能 メニュー使用 不可 売買価格 購入 500 売却 250 モズのはやにえの入手方法 マップ マップで拾う - ショップ ゴンガガ その他 なし 敵から入手 ドロップ 盗む 変化 なし 攻撃・状態異常アイテム一覧 アイテム一覧 © SQUARE ENIX CO., LTD. モズのはやにえとは. All Rights Reserved. CHARACTER DESIGN:TETSUYA NOMURA/ROBERTO FERRARI LOGO ILLUSTRATION:© 1997 YOSHITAKA AMANO. 当サイト上で使用しているゲーム画像の著作権および商標権、その他知的財産権は、当該コンテンツの提供元に帰属します。 ▶FF7公式サイトはこちら 攻略記事ランキング 海底魔晄炉のストーリー攻略とマップ 1 ユフィのリミット技と習得条件 2 じかんの入手方法と性能 3 てきのわざマテリアの入手方法と覚える技 4 北の大空洞のストーリー攻略とマップ 5 もっとみる
びっくりサイエンス 「モズのはやにえ」 雌にモテるための栄養食だった 野鳥のモズが、捕らえた獲物を木の枝などに突き刺し置いておく風変わりな習性を「はやにえ」と呼ぶ。古くから知られ、冬に備える保存食と考えられてきた。だが実は繁殖期に雄が雌に求愛する際、より魅力的にさえずって「モテる」ための栄養食の役割を担っていることが、大阪市立大などの研究で分かってきた。 小動物を枝に串刺し モズは全長約20センチのスズメの仲間で、日本全国の平地や低山地の農耕地などに生息している。くちばしはタカのように鋭く、はやにえはバッタやカエルなどの獲物をとがった小枝などに串刺しにしたもの。古くから知られており、平安時代の歌集「散木奇歌集(さんぼくきかしゅう)」にも、はやにえが登場する歌が残されている。 モズがはやにえを作るのは、餌の少ない冬になったら食べるための保存食ではないかと考えられてきたが、実態は謎だった。そこで研究チームは調査に乗り出した。 モズは、雌が民家付近などに短期間だけ縄張りを作るのに対し、雄は開けた農耕地などに作った縄張りに長期間とどまることから、雄の方が観察しやすい。そこで大阪府内の里山で雄の縄張り内の木々を見て回り、はやにえを作る時期と食べて消費する時期を詳しく調べた。冬の保存食なら、気温の低い時期に活発に食べるはずだからだ。