第 一 種 永久 機関
出典: フリー多機能辞典『ウィクショナリー日本語版(Wiktionary)』 ナビゲーションに移動 検索に移動 日本語 [ 編集] 名詞 [ 編集] 第 一 種 永久機関 (だいいっしゅえいきゅうきかん) 外部 から何も 供給 することなく 仕事 をし 続ける ことができる 装置 。 関連語 [ 編集] 第二種永久機関 「 一種永久機関&oldid=503021 」から取得 カテゴリ: 日本語 日本語 名詞 日本語 物理学
カルノーの定理 (熱力学) - Wikipedia
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! カルノーの定理 (熱力学) - Wikipedia. 「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! (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!
永久機関とは？実現は不可能？本当に不可能なの？発明の例もまとめ – Carat Woman
永久機関には、第一種永久機関と第二種永久機関の2種類があることを知っていますか? 「永久機関はエネルギー保存則に反するので存在しない」 そう思っている人が多いと思いますが、第二種永久機関はエネルギー保存則には反していない永久機関です。 今回は、この第二種永久機関について説明してみたいと思います。 目次 第一種永久機関とは何か まずは、第一種永久機関から説明しておきましょう。 第一種永久機関は、何もないところからエネルギーを生み出すものです。 これは、エネルギー保存則に反しているので実現が不可能です。 永久機関と聞いて普通に想像するのは、この第一種永久機関ではないでしょうか? 永久機関とは？実現は不可能？本当に不可能なの？発明の例もまとめ – Carat Woman. 第二種永久機関とは何か 第二種永久機関は次のように表すことができます。 「 ひとつの熱源から熱を奪って仕事に変える機関 」 簡単に言うと、熱を(熱以外の)エネルギーに変える装置です。 熱エネルギーを他のエネルギーに転換するだけなので、エネルギー保存則を破っていません。 どこが永久機関なのか? これがなぜ永久機関になるのでしょうか? 第二種永久機関を搭載した自動車を考えてみましょう。 この自動車は周囲の熱を奪って、そのエネルギーで走ります。 周囲の空間は熱を奪われるので、温度が下がるでしょう。 でも自動車はどんどん動いていって、その時点での周りの空気から熱を奪うことで走り続けることができます。 エネルギーを補充することなく、いくらでも走ることができるのです。 本当に永久機関なのか? でも、それを永久と言ってもいいのか、疑問を持つ人もいるかもしれません。 この装置を動かすと、地球上の温度がどんどん下がっていき、もし絶対零度まで下がるとそれ以上走ることはできないように思えるからです。 膨大なエネルギーには違いありませんが、永久とは言えない気がします。 自動車にエネルギー補充が必要な訳 自動車が走行するにはエネルギーが必要ですが、どうしてエネルギーが必要になるのでしょう。 動いているものは動き続けるという性質(慣性の法則)があります。 少なくとも直線なら、最初にエネルギーを使って動かせば、その後はエネルギーは必要ないはずです。 それでもエネルギーを補充し続けなければならない理由は摩擦です。 タイヤと地面の摩擦、車体と空気の摩擦、自動車内部の駆動部の摩擦、それによって失われるエネルギーを補充しないと走り続けることはできません。 ブレーキを踏んだとき減速するのも、ブレーキバットをつかって摩擦を起こすからです。 自動車の運動エネルギーが摩擦によって失われた分だけエネルギーの補充が必要なのです。 自動車もシステムに組み込んでみる もう大体わかってきたのではないでしょうか?
「それはできる!」と言って、「ほらできた!」というのは形にできますが、 「それはできない!」と言って、どうやって証明しようかって思うのがふつうです。 熱を捨てないと絶対に周期運動する熱機関を作れないって言ってくれると諦めがつきますよね。 いや、本当はできるかもしれませんが、過去の先人たちが何をやっても実現しなかったので「諦めて原理にしやったよ_(. )_」って話なのかもしれませんが、理論とはそんなものです(笑) 「何かを認めてる。そして、認めたものから何を予測できるか?」 という姿勢がとても重要で、トムソンの法則というものを認めてしまっているのです。 熱だけでどれだけ仕事量を増やそうとしても、無理なものは無理ってきっぱり言ってくれているので清々しいです('◇')ゞ きっぱり諦めて認めよう!! 第二種永久機関は存在しない 第二種があるなら、第一種があるものですよね。 第一種永久機関 というのは、 「無のエネルギーから永久に外部に仕事をしてくれる装置」 のことです。 もう、 見るからにエネルギー保存則に反していて不可能 であることはわかりますが、第二種永久機関はどうでしょうか? まずは、 第二種永久機関の定義 についてです。 第二種永久機関 「一つの熱源から正の熱を受け取り、これを全て仕事に変える以外に、他に何の痕跡も残さないような機関」 このような機関は実現できないよってことです。 正の熱を与えてくれる熱源ばっかりで、それを全部仕事に変えることはできないってことです。 これも、熱と仕事は等価な価値を持っていないというのと同じです。 第二種永久機関はできそうでできない・・・・ 例えば まわりの環境はとても大きいので、熱源からの熱量を全て仕事に変えることができたとしても、元の状態に戻すためには必ず熱を逃がさないといけないと先ほど言いましたが、まわりの環境が膨大なので逃がした熱は周りの環境になじんでしまってまた逃がしたつもりでも逃がしてないのと同じなので、また膨大な環境による熱源から熱をもらえば半永久的に仕事を行える・・・・ ように見えるが、これが効率\(\eta=\frac{W}{Q}=1\)になっていないので、できそうでできていないという事になります。 なぜ効率\(\eta=\frac{W}{Q}=1\)にならないのか?