X
トップページ⇒物理
1002コメント324KB

熱統計・熱力学スレッド

■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
0326ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/03(木) 21:09:07.05ID:???
カルノーサイクルにおける熱効率を自然に表す状態量。

>>324
「分子の運動量が温度を決定している」だけじゃ曖昧もいいとこなので、「運動」も「運動量」もさしたる違いは生まないと思うけど。
運動エネルギーは運動量によって決まるのだし、「運動」は往々にして、位置と運動量の組を指す言葉だし。

>>322
ところが化学反応とかを熱素説やフロギストン説的に捉えるとそのようにも理解できる (できなくもない) から、
不勉強が過ぎるとそういう「常識」的なセンスも働かない。

>>321
マクロな流れがある場合、定常ではあるが平衡ではないって程度の意味合いで言った。
マクスウェル分布とか見る限り、そんな面倒なことやりたくもないけど、
実際、ガリレイ変換に対して普遍な温度、エントロピー、圧力などを考えた人はいるんだろうか (教科書的な話題ではない気がする)？
キーが滑って適当なこと書いたけど、部分系の平衡を考える限り、厳密に運動量保存が成り立っている必要はないね。
でもある平均化の下では成り立つべき関係。角運動量についてもそう (力と力のモーメントの釣り合い)。
0327ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/03(木) 21:13:36.55ID:???
比熱とか熱伝導率とか音波とか、分子の運動で説明するとすると、
なぜ熱は音速で伝わらないのかとか、結構不可解。
絶縁体より自由電子のある金属のほうが熱伝導が速いとか、
分子より電子や素粒子等の小さな粒子のほうが可能性は高い気がする。
0329ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/03(木) 21:23:06.89ID:???
>>327
慣習的に古典的な粒子はだいたい分子と呼んでいる気がする。
熱伝導については自由電子の気体モデル (古典統計) から説明できたはず。
0330ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/03(木) 21:31:44.09ID:???
物体の絶対温度の4乗に比例する放射エネルギー自体は光速に近い速度で放たれてる。
それが他方の物体に吸収され他方の分子が揺さぶられて
温度上昇となって観測されるまでには
いくらかの時間を要するだろうけど。
ある分子が震えたとき、その隣りの分子が即同時に震えるわけではないのだろう。
0331ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/03(木) 21:36:38.34ID:???
>>323>>325
そういう説明は熱力学の普遍性を台無しにしてる
電磁波や電子の励起，マクロなバネ振り子なんかにも定義できるのだから

運動量というのも正しくない．正しくはエネルギー
>>324は術語の「運動量」を知らないんじゃないかと心配になるな

>>326
ガリレイ変換に対しては
>マクスウェル分布
は単純に分布が平行移動するだけ
>ガリレイ変換に対して普遍な温度、エントロピー、圧力など
相対性原理は物理量の不変性を要請するものではないのだから，他にどういう信念があってそんなものを考えようとするのか分からん
0332ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/03(木) 21:53:12.23ID:???
>>331
平衡状態は観測者によらず平衡状態ってことを考えると、何かしら状態量の普遍性を要求したくなる (したくない)。
マクスウェル分布うんぬんは「温度は運動エネルギーの期待値」とか言えないのが辛い気がする。
0333ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/03(木) 22:00:56.91ID:???
>>332
>状態量の普遍性
分からん
例えばある容器に理想気体が詰まっている場合，ローレンツブーストによって体積も圧力も(たぶん温度も)変わるわけだけど
この場合，変換前後の状態量の関係は熱力学からは出てこない
0335ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/04(金) 18:33:25.57ID:???
>>334
関係=静止系っていうその日本語は分からん
状態量の関係式を「変換」したのが新しい系での関係式になるというのは分かるけど
それが今どう関係しているのかも分からん
0336ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/05(土) 17:38:47.03ID:???
熱力学状態量の圧力がエネルギー運動量テンソルの空間成分でしかない以上
熱力学状態量の関係式は相対論で共変ではない
つまり、静止系でしか通用しない
相対論で使える状態量関係式は新しく作る必要がある
0337ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/05(土) 17:42:58.80ID:???
新旧座標での状態量を結ぶ熱力学的な関係式はないけど
別に静止系でなくても平衡状態なら状態量の間の関係式(状態方程式など)は同じものが成り立つでしょ
例えば気体の場合は全粒子のエネルギーが等しく底上げされるだけなんだから
0338ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/05(土) 17:46:05.89ID:???
全粒子のエネルギーが等しく，というと語弊があるな
平衡状態であればカノニカル分布なり何なりに従っているわけだけど
運動量空間での積分には結局効かない
0339?
垢版 |
2013/10/13(日) 08:08:36.94ID:gAjRz+Ao
331 名前：? ：2013/10/11(金) 02:29:54.78 ID:0zhVVNA6
エントロピー増大の法則の新解釈
今温度Ｔの熱源ＤとＴ’の熱源Ｄ’が接触してるとする。Ｔ＞Ｔ’とする。
と熱がＤからＤ’に移る。これはエネルギーＵが移ったとも入れる。Ｕは熱量Ｑ
と同じである。温度Ｔと熱量Ｑの間には比例関係がある。ＳＴ＝ＱでＳは比例定数
であるが、ＤやＤ’の系で決まる。もし微小熱量dＱがＤからＤ’に移り
それぞれの温度は変化しないとすると、ＤからみればＱはｄＱ減少しＤ’から見れば
ｄＱの増大である。Ｑ＝ＳＴからｄＱ＝ＴｄＳである。ＤからＤ’にｄＱが移るから
ｄＱ＝ＴｄＳ＝ーＴ'ｄＳ’である。Ｓはエントロピーであるが、Ｄから見ればｄＱの
減少ーｄＱ＝−ＴｄＳでｄＳの減少。Ｄ’から見ればＴ'dＳ’の増大。エントロピーは
全体ではーｄＳ＋ｄＳ’＝−ｄＱ／Ｔ＋ｄＱ／Ｔ’＝ｄＱ（−１/T+1/T')
=dQ(-T'+T)/TT'＞０でありエントロピーは全体で増大する。ところでこう考えると
Ｓはエネルギー保存則からＥ＝Ｑ＝ＳＴからＴの変化の補正をＳで行なうのである。
空気が広がれば温度が下がる。からエントロピーが増大する。温度は高いほうから
低いほうに動く。から変化はエントロピーが増大する方向に移動する。
0340?
垢版 |
2013/10/13(日) 08:11:07.93ID:gAjRz+Ao
332 名前：? ：2013/10/11(金) 02:43:51.91 ID:0zhVVNA6
水が高いほうから低いほうに流れる時に仕事をするように温度の低い熱源が
無いと熱は仕事が出来ない。仕事が出来ない状態がエントロピー最大の状態である。
高温Ｑから低温Ｑ’に熱が移動するときの仕事をＷとするとＱ−Ｑ’＝Ｗである。
　ああ眠い。この続きは後でやろう。


333 名前：? ：2013/10/12(土) 00:30:16.62 ID:Gfb2V/AF
べつに書いたがうっかり消えてしまった。また書くの面倒だな。
温度TはエネルギーUに比例する。Uは熱量Qと同じだから
ST=U＝Qである。S＝Q/T　Sは言わずと知れたエントロピーだ。
高熱源Tから熱が低熱源T'に流れると仕事WをするとSTーW＝ST'である。
この仕事Wで低熱源T'から高熱源Tに同じ熱量を流して元に戻すとこの式から
ST=ST'+Wである。だから、もしW=0仕事をしないで高熱源Tから低熱源T'に熱がみんな移ったら
その過程は不可逆ある。もちろんWを使わないで低熱源から高熱源に熱量を移すことは出来ない。
Wより大きいW'が必要なら不可逆である。からS(T-T')=W<S'(T-T')＝W’つまり
不可逆反応ならS<S'である。つまりエントロピーは増大するのだ。

もっとわかりやすく言うと、無から分離したプラスの存在は
それを打ち消すためにはまずその位置を特定しないといけない。
それに エネルギーを費やす。しかる後同じ大きさのマイナスの存在を
加えて無にしないと元には戻らない。結果Wより大きいW'が必要になる。
だからエントロピーは増大する。
0341?
垢版 |
2013/10/13(日) 08:12:44.23ID:gAjRz+Ao
334 名前：? ：2013/10/12(土) 00:36:42.62 ID:Gfb2V/AF
エントロピーの大定理
エントロピーの本質がわかったと思う。
じつはもっと面白いエントロピーの考えがあるのだ。
が残念。ここに書くには余白がない。


335 名前：ご冗談でしょう？名無しさん ：2013/10/12(土) 00:40:26.05 ID:???
もしも目子筋を舐めたら


336 名前：? ：2013/10/12(土) 08:18:00.88 ID:Gfb2V/AF
内部エネルギーは体積はよらず温度だけによる。だからエネルギーの
一部移動でそこが温度が下がっても移動したところで温度が上がるので
全体は温度は変わらずエネルギーも変わってはいない。が、
そのように考えるのはまだ工夫が足りないのだ。なぜ減少したTの熱源
ではｄS=ｄQ/Tで、増大した熱源ではｄS'=dQ/T'なのか。
同じｄQなのに。


337 名前：? ：2013/10/12(土) 22:42:17.13 ID:Gfb2V/AF
ここでプラスの存在と言ってるが実は存在のプラスの表現であって
存在のマイナスの表現と合わさると無表現存在＝エネルギーだな。
0345ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/13(日) 10:03:29.00ID:hIKsZsfW
隣り合うＡ室とＢ室の間に小扉があり、小さな魔物がいた。
Ａ室から速い分子が飛んできた時とＢ室から遅い分子が飛んできた
時だけこの魔物は小扉をあけた。
するとＢ室の温度＞＞Ａ室の温度で平衡するようになり、
低温物体より高温物体への熱の移転ができた。
人々はこの魔物をマックスウェルの魔物と呼んだ。
0346ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/13(日) 10:09:55.13ID:???
ところでこの仕切りを開け閉めするために必要な仕事はどこからくるの？
悪魔が働くためのエネルギーはどこからきているの？
0348ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/13(日) 10:27:24.11ID:???
ということで、熱は勝手に高温と低温に分かれることはないだろうということが
当時の物理学者、数学者の間で経験則にも基づいた一般的な解釈となっていった
0352?
垢版 |
2013/10/17(木) 06:08:50.40ID:qAxLoXkG
>>348
わかってるようだね。
0353ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2013/10/17(木) 22:57:37.42ID:+3FdTdrG
等確率の原理がわからねー
0355?
垢版 |
2013/10/17(木) 23:52:57.09ID:qAxLoXkG
原理というものは経験を超えたア・プリオリ(先験的）に確実と
思える仮定のことである。我が＊＊論では「同一律」といいます。
つまり「同じものから出来ている同じ構造のものは、同じ働きをする。」
あるいは「同じ原因は同じ結果を導く」こんなこと、
ア・プリオリ(先験的）に当たり前に思うでしょう。だがこれが大変なことなことを導くのです。
0361ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/02(木) 01:44:56.18ID:???
熱によるエネルギー移動と、
力学系によるエネルギー移動の違いが分からない。
ミクロな力学系ではエネルギーのやりとりを精密に計算できるけど、
どこから熱というおおざっぱな見方で諦めるのか、その境目が知りたい。
0363ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/03(金) 21:22:04.69ID:???
熱はなんちゃって物理量。境目を適当にしたら日常的に便利だから使うだけ。
1カロリー=4.184Jなんてあってるかどうかすら怪しい。
0366ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/04(土) 01:21:14.03ID:???
熱はエネルギー形態のひとつだけど、多くのエネルギーは最終的に熱の形態へ変換されるじゃん。
車を例に挙げると、ガソリンの持つエネルギーは仕事と熱に変換されて
そのうちの仕事がまた仕事と熱に変換されて、そのうちの仕事がまた仕事と熱に変換される。
最終的にガソリンの持つエネルギーは全て熱になるでしょ。
逆に熱を別のエネルギー形態に変換することも出来るけど、その時熱の一部は熱のまま排出されるとも学んだ。
で、そうやって宇宙の全エネルギーが全て最終的なエネルギー形態である熱に変換されるとどうなんの？
もう熱以外のエネルギーは作り出せなくない？
0367ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/04(土) 01:33:52.75ID:???
>>363 は二重に間違ってる。
1cal = 4.184 J というのは熱と仕事の換算式であり (最初に仕事と熱の関係に気づいたマイヤーは 1cal = 3.56J と見積もった)、
マイヤー (1842) やジュール (1843-1849) 以前には熱は力学的仕事とは独立に扱われていた。

熱が >>363 の言う「なんちゃって物理量」と認識されるようになったのは、ヘルムホルツによる熱力学第一法則の定式化の後 (1847)。
これらの発見以降、ケルビン卿やランキン、コリオリらによって力学におけるエネルギー論の整理が行われている。

より正確に熱から脱却するのは、クラウジウスのエントロピーの発見からだいぶ後の1999年、リーブとイングヴァソンによる再構成から、
決して「日常的に便利だから」とかそういうへちょいモチベーションで熱を扱っていたわけではない。

熱力学は力学をものすごく単純化した「極限」であって、そういう「極限」は熱力学以外には多分存在しない。
ミクロの力学と熱力学との間にある、中間的な理論はいくつも存在して、
たとえばブラウン運動を考えるときにランジュバン方程式を作ることは、力学の単純化・マクロ化をしていることになる。
こういう中間の理論においては、熱と仕事の関係は、見ているスケールの違いから、あやふやになる。
0371ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/07(火) 22:56:23.23ID:???
量子論も重力の正確な反映ができないから「なんちゃって物理」
一般相対論も量子的効果が反映ができないから「なんちゃって物理」
0373ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/08(水) 00:52:21.17ID:???
ようするに科学ってのはなるだけみんなが信じることのできる
ファンタジーをつくりましょうって営みだからな
0377ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/08(水) 08:13:38.98ID:???
実証というのも、実験で照らし合わせる対象の記述自体が、既存の仮説の範疇にとどまるから、どうしても時代と共に変遷し、相対化されてしまう。
それを理由に、なんちゃってと呼ぶのかどうか？
そもそも知的生命体に出来ることは、概ねこの程度までが限界でしょ。
それが、なんちゃって、だとしても、その現実と思しき限界を探っている処に、科学の意味はあるでしょ。
0378ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/08(水) 21:03:13.48ID:???
体温計で「熱」を計るという日常用語が、熱と温度の区別を困難にしている一因だと思う。
物理では状態量である温度と、状態量ではない熱の区別は明確になってるけど
そういう区別が普段使いの言葉のレベルにまで浸透することはないのかもしれない。
0385ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 15:36:50.32ID:???
>>384
上でも出てるが術語の「熱」はエネルギーの移動形態であってエネルギーではないからな
正しくは内部エネルギーだということを理解したうえで分かりやすく「熱エネルギー」なんて言うこともあるけど
物体に「熱」なるものが蓄えられるとか、そういう描像・表現は熱素説とそう変わらない
0386ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 17:31:17.90ID:???
熱はエネルギーというのは別におかしくない。熱はエネルギーの次元を持った物理量。ただし、状態量ではない。
0387ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 17:39:14.35ID:???
熱はエネルギーではない
どの瞬間を見ても，エネルギーの流れはあっても「熱」なるエネルギーは存在しない
始状態と終状態を定めなければ定義されない物理量であって，エネルギーとは本質的に異なる
0388ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 20:17:20.17ID:???
エネルギーという概念と、状態量の概念は別。
状態量ではないエネルギーの典型例が運動エネルギーと熱エネルギー。
0389ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 21:15:02.02ID:???
>>388
> 状態量ではないエネルギーの典型例が運動エネルギー
運動エネルギーは通常熱力学ではあつかわないだけで状態量だろ。
0390ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 21:22:35.20ID:???
>>388
今は「熱エネルギー」(より正確には内部エネルギー)ではなく
術語の「熱」はエネルギーではないという話をしている
0392ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 21:30:47.76ID:???
熱エネルギーが状態量？
運動エネルギーが状態量？

俺が学んだ物理と君の物理は全然違うようだな。
0394ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 21:42:37.77ID:???
>>392
違うっていうかお前の知識が中学で止まっているようなんだが
熱エネルギーではなく熱の話だと言っているのに
0395ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 21:49:33.65ID:???
ああいや連中は熱がエネルギーだと言っているから
そもそも「熱エネルギー」と内部エネルギーは別物かもしれないのか
0398ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/09(木) 23:34:50.16ID:???
中学理科で扱われている「熱エネルギー」は多義的に用いられているケースが多く、
ある程度厳格に議論しようと思うと用語自体が不適切だと思うし、やや不毛みを感じる。

中学でエネルギーの変換経路を教える際には、
「あらゆるエネルギーは最終的に熱エネルギーに変換される」
とか、
「熱エネルギーをすべて他のエネルギーに変えることはできない」
とか表現される。

この「熱エネルギー」は、熱浴への熱としてのエネルギーの移動を表しているようにも思えるし、
「熱エネルギー」を実体として解釈しようとすれば、熱浴の内部エネルギー考えることもできる。

熱力学でも力学でも、(非)慣性系によって状態量の値は異なっていてもいいけど、
基本的な変数の組、たとえば温度と体積、たとえば位置と運動量を指定すれば、状態量はその系で一意に決まる。
その意味で運動エネルギーは立派に状態量と呼べる。
熱力学における内部エネルギーは、温度より基本的な変数なのでややこしいけれど、やっぱり状態量。
0400ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/10(金) 22:54:39.80ID:???
いろんなエネルギーの形態があるけど、「エネルギーは状態量である」なんていう珍奇な定義はこのスレでしか見たことない。
0407ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/11(土) 00:36:31.94ID:???
話を二転三転させるのはやめろよ
誰ひとりエネルギーの定義を状態量などとはしていないし
散々言われているように熱はエネルギーの移動形態であってエネルギーそのものではない

そもそも>>387に対する>>388のレスからしてずれている
時間の無駄でしかないから，お前の学んだ「熱力学」を俺も学んだ上で議論したい
そのためにも本なり論文なり挙げてくれ
0408ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/11(土) 00:47:44.85ID:???
内部エネルギーとは別に熱エネルギーがあって、それで無矛盾な理論体系があるなら俺も知りたいな
たぶん彼は熱エネルギーと熱という言葉を全く同じものとしているだけなんだろうけど
0410ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/11(土) 01:42:51.01ID:???
>>409
なるほど
お前はそこで熱力学を学んだのか
「エネルギーへ帰属する」という表現がすなわち「エネルギーである」となるのかは怪しいような気もするが

別にWikipediaだから間違いだなんて言うつもりはないけど
状況設定を次のようにしたうえで，お前やWikipediaの筆者らはどう考えるのか聞きたい．

温度 T_A の物体 A (内部エネルギー U_A) と温度 T_B の物体 B (内部エネルギー U_B) を接触させたとする．
仕事のやりとりはなく，熱 Q が物体 A から B に流れ，新たな平衡状態 (温度 T，内部エネルギー U) が実現した．
始状態の全系のエネルギーは U_A + U_B であり，終状態の A, B の内部エネルギーはそれぞれ U_A - Q, U_B + Q になる．

(1) 終状態の全系の内部エネルギーは U = (U_A - Q) + (U_B + Q) = U_A + U_B である．始状態と終状態，およびその間の過程で，いつどこに「エネルギー」 Q というものが存在しているのだろうか．
(2) 終状態の部分系 A の内部エネルギーは U_A - Q だが，この -Q は「熱」という(内部エネルギーとは区別可能な)量として存在しているのだろうか．
0412ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/11(土) 03:13:09.51ID:???
>>411
俺の立場でどう定義するかではなく
お前の「熱力学」で，エネルギーを「（物理学）仕事をすることのできる能力のこと。物体や系が持っている仕事をする能力の総称。」と定義した上で
>>410の(1)(2)をどう説明するのかを聞きたい
0413412
垢版 |
2014/01/11(土) 03:25:21.34ID:???
そしてこちらも何度か頼んでいることだが
「熱は『熱エネルギー』というエネルギーである」「熱エネルギーと内部エネルギーは別物である」というお前の熱力学の体系がまとめられている文献をぜひ教えてもらいたい
Wikipediaだけってことはあるまい
0416ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/11(土) 04:50:12.61ID:???
それを言ったのはおれではないので答えられない。
もしおれに答えられるというのならおまえにも答えられるだろう？
0419ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/11(土) 17:15:37.17ID:???
「熱は内部エネルギーではない」を認めた所で「熱はエネルギーである」の何処が悪いのか分からんな
0421ご冗談でしょう？名無しさん
垢版 |
2014/01/11(土) 19:43:36.36ID:???
>>419
熱は内部エネルギーとは異なる別のエネルギー(熱のエネルギー)だとすると
この「熱のエネルギー」は，他の運動エネルギーや位置エネルギーや電磁気的エネルギーや波動のエネルギーなどとは異なり
どの物質にもどの場にも蓄えられているものではないという点で
>>412などのように標準的に定義されるエネルギーとは性質が異なる
それは熱がエネルギーではなくあくまでその移動形態であるからに他ならない
■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
ニューススポーツなんでも実況