熱力学

エントロピーは熱力学第二法則より導かれました。例えば、$O$ から $A$ への状態変化の過程において、そのエントロピー変化は次のように計算できます。 \begin{split}\D S=S(A)-S(O)=\int_O^A\ff{\dif...

ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのような内燃機関は、シリンダ内で燃料を間欠的に燃焼することで仕事を取り出します。 これらのエンジンは高速運転が可能で大出力が得られる長所を持つ一方、そのエンジンを動作させるためには、燃焼性・流動性・着火性...

航空機等に使われているガスタービンは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンと同じような内燃機関の一種です。 ガスタービンの動作自体は吸気・圧縮・燃焼・排気というサイクルであり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンと共通しています。が、これら...

ディーゼルエンジンは燃料のガソリンと空気の混合気を圧縮し、点火・燃焼・膨張させるという行程を繰り返すことで、動力を取り出す内燃機関の一種です。 ディーゼルエンジンと似た内燃機関にガソリンエンジンがありますが、燃料の燃焼方式が異なります。 ガ...

ガソリンエンジンは燃料のガソリンと空気の混合気を圧縮し、点火・燃焼・膨張させるという行程を繰り返すことで、動力を取り出す内燃機関の一種です。 各社から様々な自動車が販売されており、そこに搭載されているガソリンエンジンも多くの種類があります。...

$2022$ 年時点での日本の電源構成は、水力発電等の再生可能エネルギーは $20\,\%$ 程度であり、それ以外の $80\,\%$ 程度が火力発電や原子力発電で占められています。 これらの発電所は水を高温高圧の水蒸気とする方式が違なるだ...

水が沸騰する際や、氷が融ける際に温度は変化せず一定となります。 このような相転移の際に物質の温度が変化しないのは、与えられた熱が異なる相に移り変わるための内部エネルギーとして消費され、温度上昇に寄与しないためです。 与えられた熱が温度上昇と...

水は温度に応じて氷や水蒸気に姿を変えます。 このように、温度や圧力に応じて物質の状態が変化する現象のことを相転移と呼びます。 身近な相転移の例として、水が氷に変化する事例や水の沸騰が挙げられます。 相転移とは？ 相転移：温度と圧力の変化によ...

冷蔵庫やエアコンなどの冷凍機の動作原理について今まで見てきました。 今回は、冷凍機の動作を抽象化してそのエッセンスだけを抜き出した、冷凍サイクルについて考えます。 冷凍サイクルとは？ 低温熱源から高温熱源へ熱を移動させるサイクルを冷凍サイク...

普段気にしたことが無いかもしれませんが、よくよく考えると、冷蔵庫やエアコンは不思議な家電です。 冷蔵庫やエアコンはスイッチを入れると、独りでに冷えた空気を吹き出し、みるみる空間が冷えていきます。どのようにして、冷えた空気を作り出しているので...