熱流体システム第1 基礎系(system)と周囲(surrounding) 閉じた(closed)系と開いた(open)系状態量(property)と状態式(equation of state) 系(system)と周囲(surrounding) 境界(boundary) 系(system) 周囲(surrounding) 閉じた系(closed system)と開いた系(open system) 物質の移動を伴うかどうか熱の移動はどうか断熱(adiabatic)と透熱(diathermal) 気体分子運動論Ｑ T 熱とはなにかＶ温度とは？ p Ｗ圧力とは？内部エネルギーとは？状態量とは？流体物性 Thermophysical Properties of Fluids 理想気体の状態式 pV = RT 剛体球（単原子）・分子間力＝０完全弾性衝突・エネルギー損失＝０分子の大きさ<<平均自由行程(mean free path) 気体分子運動論流体物性 Thermophysical Properties of Fluids 気体分子運動論気体分子の並進運動に基づく運動エネルギーが絶対温度に比例している。 u=(3/2)pV=(3/2)RT 温度１Ｋ上昇させるのに(3/2)Rの熱が必要 cV=(3/2)R エネルギー等配の法則 Law of equipartition of energy • 気体分子のもつエネルギーはその運動の各自由度に対して等分に配分され， 1自由度当たりは（ＲＴ／２）となる。 – 単原子分子は並進の(x,y,z)で自由度は３： u=(3/2)RT – 2原子分子は並進と軸の周りの回転（2個の原子の重心を結ぶ軸の周りの回転は無視できる）自由度は３+（3ｰ１）=5： u=(５/2)RT – ３原子以上になると自由度は６となる：u=(６/2)RT 状態量と状態式 Property and equation of state • 物質(substance)の状態(state)と状態量 – 過去に依存しない，経路によらない。 f(T,p) （例温度と圧力が同じであれば必ず同じ値） • 熱と仕事は状態量ではない。 – 過去に依存する，経路によってことなる。 dW= pdV 圧力体積熱物理性質(熱物性) (Thermophysical properties) • 熱力学性質(thermodynamic properties) – pVT, cV, cP, h, s, w 熱力学状態式 equation of state v (T, p)＝ 1 + B(T) p + C(T) p2 + ・・・ p(T, ) = 1 + B(T)  + C(T) 2 + ・・・ • 輸送性質(transport properties) – , ,  完全微分・熱力学の一般関係式 Exact differential・general thermodynamic relation Ｚ＝Ｚ（Ｘ，Ｙ）ｄＺ＝ＭｄＸ＋ＮｄＹ（Ｘ／Ｙ）Ｚ＝－Ｎ／ＭＭ＝（Ｚ／Ｘ）Ｙ，Ｎ＝（Ｚ／Ｙ）Ｘ（Ｘ／Ｙ）Ｚ（Ｙ／Ｚ）Ｘ（Ｚ／Ｘ）Ｙ＝ー１（Ｍ／Ｙ）Ｘ＝（２Ｚ／ＸＹ）＝（Ｎ／Ｘ）ＹｄＺ＝（Ｚ／Ｘ）ＹｄＸ＋（Ｚ／Ｙ）ＸｄＹ熱と仕事 dQ とdWは完全微分ではない。  dQ = Q12,   dW = W12  量概念と強度概念 • 量概念物質の量に比例した大きさをもつ状態量示量性（容量性）状態量：電流Ｉ (extensive property)、ｖ、ｃｐ • 強度（ポテンシャル）概念物質の量に無関係な状態量：電位差 V 示強性（強度性）状態量，ｐとＴ (intensive property) • 量概念と強度概念の積はエネルギー：ｐｄＶ，ＶＩ，Ｔｄｓ，…