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熱力学の第1法則

予習なくして合格はない。

熱力学の第1法則

「エネルギーは形を変えても、その総量は変化しない。」という法則。
エネルギーの計算式として
運動エネルギー 運動エネルギー 回転エネルギー 回転エネルギー
位置エネルギー 位置エネルギー 電気エネルギー 電気エネルギー

Q :エネルギー J m :質量 kg v :速度 m/s I :慣性モーメント kgm2
θ :角速度 s-1 g :重力加速度 m/s2 h :高さ m E :電位差 V i :電流 A

が覚えておくべき式。

ちなみに熱力学には、第ゼロ法則から第3法則まで4つの法則がある。

熱力学の第0法則

異なる温度の2つの物体間に熱移動があり、 時間を経過してこの温度が変化しなくなったとき, 熱平衡になったという. この状態で 「物体Aと物体Cが熱平衡にあり, 同時に物体Bと物体Cが熱平衡にあるとき,物体Aと物体Bも熱 平衡にある」という当然のことを保証するのが熱力学第0法則である.

熱力学の第2法則

クラジウスの表現では、他の物体に影響を与える事無しに、 熱を温度の低いものから温度の高いものに流すことはできない トムソンの表現では、1つの熱源から熱を受取りすべてを仕事に変えることはで きない という法則。

熱力学の第3法則

絶対零度では完全結晶の取りうる配置は1通りなので、エントロピーは0であると いう定理。エントロピの基準を決める定理で、ネルンストの定理(熱定理)といわれている。

第1種永久機関

熱力学の第一法則を破って 永久機関を作り、無から有を産み出して大儲けを企て た者は古今大勢いた。しかし,成功したものはいない.
これらはエネルギー保存を無視した第1種の永久機関という. これとは別に第2種永久機関もある.
下に第1種永久機関の例と誤りのある説明文を書くので、 なぜ,永久に動き続ける機関でなく、文章のどこにミスがあるか考えてみよ。

永久機関

  1. 左の絵

    滑車に浮きの連なったベルトがついている。このベルトは巧妙な出入り装 置で水を漏らすことなく水槽の下から入り上にでる。 水槽に入ったベルトは浮力のために軽くなるが、水槽に入らないB側の浮 きはそのままである。あたかもA側を上の方に持ち上げ続けた状態になっ ている。 そのため、このベルトは回り続けるので、下側の滑車に発電機を取りつけ ておけば永久に電力を得ることができる。

  2. 右の図

    円形のレールに鉄製の車が乗っていて、摩擦なくレールに沿って走ってい る。一番 下から上に上がるとき、鉄製の車は、ON スイッチを入れて。発電機で得 られた電気エネルギーを用いて、電磁石を ON にする。 すると、鉄製ボールは発電機につながったレバーを回し、 上昇時に磁石に引かれて登り、磁石を通りすぎる 登りの後半で OFF スイッチを入れて、 電磁石によって車にブレーキがかかることを避ける。 これによって、勢いのある鉄製のボールはこのレールをすごい早さで回り 続ける。そして、発電機からは余剰のエネルギーを取り出すことが永久に できるようになる。


Copyright 2003 Ken Kishimoto