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おもしろ話で理解する 熱力学入門

定価(税込)  2,052円

著者
サイズ A5判
ページ数 192頁
ISBNコード 978-4-526-05113-5
コード C3053
発行月 2003年04月
ジャンル 機械

内容

エンジン等の熱機関の理論をはじめとして熱力学は理学から工学まで多くの分野に深い関係を持っている。本書は熱力学とはどういう学問か、何を問題にした学問かをイラストを用いて平易に解説した読み物。難解とされる熱力学を学ぶときに最初によむ本。

目次

目 次





まえがき



第1章 熱の力学とは

01話 熱を力に変える! 2

―熱力学の目的

02話 蒸気機関車と分子 6

―ミクロ熱力学とマクロ熱力学

03話 熱って一体なんだろう? 8

―熱の性質と分子のふるまい

04話 ジュールの偉大な実験 11

―熱の仕事当量,ジュールとカロリー

05話 暑い寒いはなぜ感じる 14

―分子の運動エネルギーの熱エネルギーへの変換



第2章 温度は誰が決めたのか

06話 もし,温度がなかったら 18

―日常生活に根ざした華氏温度と摂氏温度

07話 絶対温度のなにが絶対? 23

―エネルギーの観点からの温度の定義

08話 熱力学に関わる“法律”たち 26

―熱力学にとっての法則

09話 熱力学の第1法則は簡単で単純なきめごと 29

―エネルギー保存の法則と熱エネルギー

10話 内部エネルギーの内部ってどこのこと? 34

―分子のもつ運動エネルギー

11話 比熱は熱と温度のつなぎ役 38

―エネルギーを温度で表すための比例定数



第3章 気体の圧縮と膨張

12話 ボイルの法則,シャルルの法則は時代遅れ? 44

―気体の状態方程式とボイル・シャルルの法則

13話 圧力ってなんだ? 46

―気体分子の運動速度と圧力

14話 状態方程式と気体定数 49

―気体の種類による異なる定数R

15話 アボガドロ数の不思議 52

―原子量や分子量を決めるマジックナンバー

16話 熱力学の最も重要な定数 55

―普遍気体定数とボルツマン定数

17話 圧力は分けることができる 57

―混合気体と分圧の法則



第4章 気体分子は運動が大好き

18話 分子の運動速度はどうして決まる? 60

―確率論を用いるマックスウェル─ボルツマン分布

19話 分子同士が衝突すると何が起こる? 63

―気体分子の衝突とエネルギーの伝達

20話 理想気体は存在するか 65

―理想気体からのずれを補正した実在気体の状態方程式

21話 比熱の中身は内部エネルギーだ 68

―気体分子の構造と運動モード

22話 なぜ高度が高くなると大気温度は低下するのか 72

―大気の断熱膨張

23話 極低温で起こる不思議な現象 74

―極低温で見られる超流動・超電導現象

24話 絶対最高温度は存在するか? 76

―高温環境下の物質



第5章 熱は変化する

25話 エンタルピは熱量だ 80

―エンタルピの導入と熱計算の簡略化

26話 壁の穴を抜けると起こるジュール・トムソン効果 84

―圧力差を利用した低温の作り方

27話 可逆変化と不可逆変化では何が違う 86

―摩擦熱の発生と不可逆変化

28話 エントロピは効率低下の目安 89

―エントロピ増加の原因とその影響

29話 等容変化,等圧変化,それに等温変化もある 92

―体積,圧力,温度の変化と仕事

30話 応用範囲が広い断熱変化 96

―熱機関の設計と断熱変化の利用

31話 カルノーサイクルという理想的なエンジン 98

―熱機関と熱効率

32話 有効エネルギーと無効エネルギー 102

―エンジン設計と熱の収支

33話 なぜ永久機関は作れないのか 104

―熱力学第2法則と永久機関

34話 どんな変化にも対応できるポリトロープ変化 107

―気体の状態変化を把握する

35話 断熱変化は等エントロピ変化? 109

―エントロピを増加させる様々な要因

36話 行くつく先は熱エネルギー 112

―熱エネルギー増加とエントロピーの増加



第6章 熱エンジンもいろいろ

37話 熱機関事始め 116

―熱機関の歴史

38話 内燃機関の熱サイクルはよりどりみどり 119

―様々な熱サイクルのしくみ

39話 外燃機関のスターリングエンジン 125

―スターリングエンジンのしくみとサイクル

40話 熱を汲み上げるポンプ 129

―ヒートポンプ・冷凍機のサイクルと冷媒

41話 エアコンは圧縮して暖房,膨張して冷房 134

―エアコンのしくみとサイクル

42話 ジェットエンジンは圧縮機が決め手だ 137

―ジェットエンジンのサイクルと圧縮のしくみ

43話 圧縮機のいらないラムジェット 140

―ラムジェットエンジンのサイクルと圧縮のしくみ

44話 ロケットエンジンはノズルが決め手 144

―ロケットエンジンのサイクルとノズルのはたらき



第7章 熱の移動

45話 なぜ熱は伝わるのか 152

―様々な熱の伝わり方

46話 熱伝導率は気体,液体,固体でこうも違う 155

―物質の疎密や分子の大きさと熱伝導率

47話 融解熱や気化熱はなぜ必要か 158

―相変化に必要なエネルギー

48話 蒸発と沸騰はどう違う 161

―沸騰点と融解点

49話 湿った空気のふるまい 164

―気体の温度と飽和水蒸気圧

50話 蒸気の状態変化 167

―過熱蒸気と湿り蒸気の共存

51話 臨界温度と臨界圧力 170

―分子の構造と液化のしやすさ

52話 熱を発生するということ 172

―燃焼と生成熱

53話 自由エネルギーという自由 176

―化学熱力学とギブスの自由エネルギー

54話 輻射エネルギーは熱か 178

―電磁波の熱エネルギーへの変換

55話 プランクの法則とウィーンの変位則で輻射熱を求める 181

―物質によって異なる輻射率

56話 ステファン・ボルツマンの法則で温度を測定 184

―黒体から放射される全輻射エネルギー

57話 地球はなぜ温暖化するのか 186

―輻射エネルギーの吸収と地球温暖化



参考文献

英用語対比表

索 引

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