熱力学第二法則|すべてを仕事に置き換えることはできない

熱力学第二法則

熱力学第二法則とは、熱は仕事に変換できるが、いかなる熱機関も仕事に変換するとき、仕事の一部の損失が伴うということである。すべての熱を仕事に変換することができない以上、外部から得た熱エネルギーをすべて仕事に変換できる第2種永久機関が現実には不可能であることがわかる。

熱力学第二法則

熱力学第二法則

熱エネルギー

熱力学第二法則に基づくと、熱エネルギーは高温から低温へ移動する。自然界の変化の方向と非可逆性を示している。

クラウジウスの原理

外界に何の痕跡も残さず低温熱源から高温熱源に熱エネルギーを移動することはできない。

トムソンの原理

ひとつの熱源から熱を取り出してこれをすべて仕事に変換するだけでほかに何の変化も残さないような過程はない。

ケルビン・プランクの原理

外界になんの痕跡も残さず、熱源の熱エネルギーを循環的に仕事に変換することはできない。

オストヴォルトの原理

ただひとつの熱源から熱エネルギーを受け取って、循環的に仕事をする熱機関(第二種機関)は存在しない。

熱機関

熱力学第二法則に基づくと、熱機関において、系に加えた熱エネルギーのすべてを連続的に仕事に置き換えることはできないということが言える。エンジン開発において、いかに効率よく熱エネルギーを仕事に変換するかが開発の重要なポイントととなる。

エントロピー増大の法則

熱力学第二法則はエントロピー(エントロピー増大の法則)の概念と強く結びついている。外部から完全に遮断された閉じた系内のエントロピーの和は、閉系内の変化が可逆である場合一定であり、変化が非可逆である場合では増大する。