原子で書いた文字「PEACE ’91

今後の予定
14日目
1月13日エンジンの効率
口頭報告（２）の答あわせ
まとめ
口頭報告課題・追加演習レポート提出
15日目
1月20日小テスト，小テストの答あわせ
16日目
1月27日定期テスト
本日の課題
小テスト準備
答えを見ずに課題ができるまで演習を繰り返す．
1月17日（月）昼休みに口頭報告レポートを返却（希望者のみ）1
融雪材（塩化カルシウム）で
雪が融けるのはなぜか？
2
氷水に塩化カルシウムを加えると
温度はどうなるか？
3
なぜ氷は0℃で融解するのか？
G
G  H  TS
液体
凝固
結晶
融解
T
融点
p107 図6－3
4
水に塩化カルシウムを溶かすと
沸点はどうなるか？
5
スターリングエンジンのしくみ（１）
冷却
加熱
6
スターリングエンジンのしくみ（２）
冷却
加熱
7
スターリングエンジンのしくみ（３）
冷却
加熱
8
スターリングエンジンのしくみ（４）
冷却
加熱
9
スターリングエンジンのしくみ（５）
冷却
加熱
10
スターリングエンジンの特徴
•
•
•
•
•
熱効率が良い．
低温度差でも動く．
熱源を選ばない．廃熱利用の可能性．
低騒音，低振動．
排気ガスがクリーン．
• 出力が弱い．瞬発力がない．
• サイズが大きい．
11
なぜ熱の流れはいつも高温→低温なのか？
S univ  0
冊子5.8節
p82
12
なぜ熱の流れはいつも高温→低温なのか？
高熱源
TH
Q
低熱源
TL
S univ  S H  S L
Q
Q
    0
TH
TL
13
エンジンの効率に限界はあるか？
S univ  0
冊子5.9節
p83
14
エンジンの効率に限界はあるか？
QH
QL
高熱源
エンジン
低熱源
TH
TL
W
力学的周囲
QL  QH  W
S univ  S therm,H  S therm,L
QH
QL
 
  0
=
TH
TL
15
高熱源
QH
QL
低熱源
エンジン
TH
TL
W
力学的周囲
QL  QH  W
最大効率のエンジンでは．．．
S univ
QH
QL
 
  0
TH
TL
w
QH  QL
TH  TL
効率　   QH
QH
TH
熱源の温度差が大きいほど効率が良くなる．
16
高熱源
QH
エンジン
TH
低熱源
TL
W
力学的周囲
どんなにがんばっても QH  W は無理．
（第二種永久機関は実現でいない）
17
高熱源
QH
エンジン
TH
低熱源
TL
W
力学的周囲
力学的エネルギーを全て熱エネルギーに変換
するのは可能．
熱はエネルギーの墓場！
18
水飲み鳥
永久機関？？
19
ペルチェ素子
電熱発電
20
口頭報告課題答え合わせ
21
＜エンタルピー＞
H  E  PV
エンタルピー変化は吸熱量
H  q
エネルギー
or
エンタルピー
吸熱
系のエネルギー変化と吸熱
22
＜エントロピー＞
S  k lnW
エントロピーは乱雑さの指標
分子レベルでどちらが乱雑か考えよ！
S  H / T
の場合のみ．
G  0
G  H  TS
が成り立つのは
23
＜自由エネルギー＞
G  H  TS
Gが負なら変化が自発的に進行
（Gが正なら逆変化が自発的に進行）
G  H  TS
反応進行の要因
・H が負（発熱する）
・S が正（乱雑になる）
24
もしも原子が見えたなら．．．
25
触媒
活性化エネルギーが高すぎて
熱力学的な再安定状態が実
現しないことがある．
触媒は活性化エネルギーを
変化させる．
始状態
終状態
始状態と終状態は変わらない．
26
H
H
エネルギー
発熱
H－H
結合エネルギーと発熱
P41
図３－５
27
G
G  H  TS
気体
凝縮
液体
蒸発
沸点
T
28
力学的周囲 Emech
w
系
系
q
E
熱的周囲
E P
Eel
w   PV
q  H
H  E  PV
K, trans
3
 k BT
2
Euniv = 0
定圧過程では
E
E K

Etherm
宇宙
T により
変化
（Tに比例）
分子集合
状態に
より変化
化学反応
により
変化
29
重り＝力学的周囲
宇宙
（熱力学的世界）
＝系
＋熱的周囲
＋力学的周囲
系
系＝現在注目している部分
恒温槽＝熱的周囲
P59 図４－３
30
砂糖を加熱すると，どうなるか？
加熱したものを冷やすと，どうなるか？
ガラス
G
G  H  TS
×
過冷却液体
結晶
液体
融点
p109 図6－5
T
31
分子間ポテンシャルエネルギー
E  EK  EP  Eel
P39
図３－２
32
ポテンシャルエネルギーと力の関係
落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化
力に従って落下
→ EP減少
力に逆らって上昇
→ EP増加
重力
力が大きいほどEP の
増減は大きくなる．
P32
図２－５
33
分子間距離とポテンシャルエネルギー
EP
固体・液体
気体
0
r
理想気体ならEp=0．
dE P

F
dr
34

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