【大学生の物理】熱力学の基本事項

お疲れ様です！おるかです！

大学生となり１年半たち，本格的に専門の勉強が入ってきて忙しくさせてもらってます．

私は工学部の機械系にいるので，物理や数学を学んでいますが，専門の勉強をしていくうちにわかったことが

「調べても出てこない」

ということです．

このコンテンツは私が勉強していくうえで，「ここなに？」とか「何が大事か」加えて「こんなの知らんとできん」なところを皆さんと共有し，他の大学生の助け＋自分の復習用になればいいなと思い作りました．

今回は熱力学の基本事項についてまとめていきたいと思います！

（間違いなどありましたらコメントでおねがいします・・・・）

①閉じた系，開いた系

　熱力学では，考える対象を系（けい）と呼んでいます．

(1)閉じた系

閉じた系とは，その名の通り系の物質が閉じ込められて，境界を通して出入りできない系です．

非流れ系，非定常系とも言います．

現実だと，締め切った部屋とか閉じた系ですね．

(2)開いた系

開いた系は，径の物質が境界を通して外部と出入りできる系です．

流れ系，定常系とも言います．

こちらは水力発電とかわかりやすいです．

熱力学では，考えているのがどの系かで使う式が全然違うので区別しておきます．

勉強を進めていけば問題を見てどの系かを判断できるようになります．

　

②単位と記号

　大学の熱力学では，高校のころよりも多く記号を使います．勉強して思ったのは，大文字と小文字の使い分け，単位がすごく大事ということです．よくこの違いが判らずに混乱することがあるです・・・

単位を覚えていればそこから公式を書き起こすことができたり，些細な計算ミスなどに築くことができます．

(1)温度，圧力

　

記号	単位	閉じた系	開いた系
温度　T	K = 273.15 + t (℃)	温度　T (K)	温度　T (K)
圧力　p	Pa = N/m2	(絶対)圧力　p (kPa)	(絶対)圧力　p (kPa)

(2)体積，内部エネルギ，エンタルピ，エントロピ

記号	単位	閉じた系	開いた系	1kgあたり
体積　V	m3	体積　（m3）	堆積流量　（m3/s）	比体積　v　（m3/kg）
内部エネルギー　U	kJ	内部エネルギー　（kJ）	内部エネルギー　(kW)	比内部エネルギ　u　(kJ/kg)
エンタルピ　H	kJ	エンタルピ　（kJ）	エンタルピ　（kW）	比エンタルピ　h （kJ/kg）
エントロピ　S	kJ/K	エントロピ　（kJ/K）	エントロピ (kW/K)	比エントロピ　s　（kJ/K・kg）

表に示しました，体積と内部エネルギー，エンタルピ，エントロピです．

大学の熱力学では，1kg当たりで物を考えることが多々あります．そのため，質量で割ると値が違ってくるこの４種類（と下に示す２つ）を　比○○～とし，小文字で表します．（大事です！！）

そのほか，体積は開いた系では堆積流量と言うこと，開いた系では（秒で割るので）JのところがWになることも注意です．（Wは仕事率であり，Jは仕事量だから）

エンタルピとエントロピは・・・また記事にします・・・

③状態量

状態量とは，現在の状態で決まり，変化の過程には無関係な量のことをいいます．（文章だと難しい・・・）

状態量は，圧力，体積，絶対温度，内部エネルギー，エンタルピ，エントロピなどがありますが，この６個を覚えとけば最初は大丈夫です．たぶん．

ここで注意するのが，仕事や熱などは変化の過程で変わってくるので状態量ではないです．

上の図に示しました．僕は，「仕事は力と仕事した距離で決まるので，始点と終点が同じでも遠回りしたら仕事は大きくなる」だから状態量ではないと考えています．

④まとめ

今回は，熱力学を考えるうえで基礎となる，系，記号と単位，状態量についてまとめました．

特に１kg当たりで考えるときは小文字にすることが大事です．

次は熱力学第１法則をまとめる予定です．

ありがとうございました！！！