4.熱浴、等温環境と等温操作  (難易度:⭐️)

目次

  1. 熱浴
  2. 等温環境
  3. 等温操作

さて、この単元では、「等温環境」と「等温操作

というものを学びましょう。

 

このテーマの最初の目標は、

環境と操作の違いを理解してもらうこと」です!

二つを違いを理解するには、

まず「熱浴(ねつよく)」というものを

理解する必要があります!!

 

例 プールにお湯を入れる場合

水の張ってあるプールを想像してください。

 

このような感じで全然大丈夫です。

ここにコップ一杯分のお湯を入れてみましょう。

すると、プールの温度に変化はあるでしょうか?

 

たしかに、0.01℃くらいは変わるかもしれませんが、

全体にはほぼ影響を与えませんよね?

 

このプールのようなもの「熱浴(ねつよく)」と言います!

 

熱浴

十分大きい、または常に温められて(冷やされていて)いるなどの要因で温度変化しないもの

 

ほかに例をあげるとすると「」も熱浴であると言えるでしょう。

また、電力で常に温度が一定に保たれている「冷蔵庫」も

熱浴の仲間と考えることができる!!

 

 

2.等温環境

さて、次に「等温環境」です。

文字の通り、温度の変化がない環境のことです!!

すなわち「熱浴等温環境」となりますね!

 

等温環境

熱浴に接するなどして、温度が一定に保たれている環境

 

3.等温操作

最後に、「等温操作」です。

これは最初に定義を見てしまいましょう。

等温操作

温度が全く変化しないの環境下で物体を変化させる操作

また一つ例を考えてみましょう!

 

 

例 冷蔵庫の中にいれた水

さて、冷蔵庫を思い浮かべてください。

この冷蔵庫の中に、お湯をいれましょう。

さて、数時間後に冷蔵庫を開けてみると

お湯はどうなっているのでしょうか?

 

まだ湯気をあげたままでしょうか?

なんてことにはならないですよね笑

お湯は冷たい水に変化します。

これは、

冷蔵庫の一定の温度(環境)の中で水の温度が変化した」

ということになりますね。

これは、等温変化の一例になっています。

 

それでは、これを前勉強した

熱平衡状態の記述の方法で表してみたいと思います。

では

 

状態が\((T;V,N)\)から、\((T;V’,N)\)に変化する時、

$$(T;V,N)\overset{}{\longrightarrow}(T;V’,N’)$$

と書きます。

特に、「等温操作」であることを強調したい場合は、

この矢印の上に「\(i\)」を書くことで、

$$(T;V,N)\overset{i}{\longrightarrow}(T;V’,N’)$$

と表します。

 

 

まとめ

 

熱浴:(さまざまな要因で)温度変化しないもの

 

等温環境:熱浴に接するなどして、温度が一定に保たれている環境

 

等温操作:温度が一定の環境下で系の状態を変化させる操作

この単元は以上です!お疲れ様でした!

 

 

 

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