前回の記事で熱力学の法則について説明しました。熱力学自体は、熱をエネルギーに変換する取り組みを研究する物理学の一分野です。この科学分野は、ある物体から別の物体への熱エネルギーの流れ、プロセス、およびこのエネルギー伝達の結果と密接に関連しています。一例-私たちが毎日見つけることができるこの科学の分野から、冷たいガラス表面での結露があります。
熱力学には、熱平衡、エネルギー保存、物体内の熱流、および絶対零度条件に関連する4つの法則があります。さらに、この科学分野には、熱力学的プロセスとして知られているものもあります。このプロセスは、圧力、体積、温度、または熱伝達の変化によるエネルギーの変化を伴うシステムで発生するプロセスです。
(また読む:熱力学の法則とは何ですか?)
このエネルギー変換プロセスは、等圧プロセス、等圧プロセス、等温プロセス、断熱プロセスの4つのタイプに分けられます。
定積過程
等時性プロセスは、一定または固定の体積で発生する熱力学的状態を変化させるプロセスです。ボリュームが固定されているため、システムはその環境からの努力を受け入れず、受け入れません。 W = 0として定式化できます。これにより、次のように法則Iの式が得られます。
ΔQ=ΔU
等時性プロセスでは、システムに与えられた熱は、システム内のエネルギーを増やすためにのみ使用されます。
等圧プロセス
次のプロセスは等圧です。このプロセスは、一定の圧力下で熱力学的状態を変化させることを指します。等圧プロセス(W)での仕事は、圧力(P)と体積変化(ΔV)の積として定義できます。数式では、次のように等圧過程を説明できます。
W =PxΔV
等圧過程では、熱力学の第1法則は次のように述べることができます。
ΔQ=ΔU+ΔW
等温プロセス
名前が示すように、等温プロセスは、一定または一定の温度で発生する熱力学的状態を変化させるプロセスです。この一定の温度は、システムにエネルギー変化を引き起こさないか、ΔU= 0です。法則Iでは、次のように等温プロセスを定式化できます。
ΔQ=ΔW
断熱プロセス
最後のプロセスは断熱プロセスです。このプロセスは、システムとその環境の間で熱が伝達されることなく発生する熱力学的状態の変化を指します。一定のシステム熱は、システムの熱変化を引き起こしません。数学では、ΔQ= 0と定義できます。法則Iでは、断熱過程は次のように表すことができます。
ΔW=-ΔU