断熱と等エントロピー: 違いと比較

熱力学の基本原理は、XNUMX つのエンティティ間のエネルギー移動のモードをカプセル化します。 このエネルギー移動にはいくつかのプロセスがあり、これらのさまざまなプロセスは熱力学的プロセスと呼ばれます。

それらは、圧力と体積、または温度とエントロピーの関数として表されます。断熱プロセスと等エントロピープロセスは、そのようなプロセスの 2 つです。

主要な取り組み

  1. 断熱プロセスとは、熱がシステムに出入りしない熱力学的プロセスを指し、等エントロピープロセスとは、エントロピー変化のない熱力学的プロセスを指します。
  2. 断熱プロセスは可逆または不可逆のいずれかになりますが、等エントロピープロセスは常に可逆です。
  3. 断熱過程では、内部エネルギーが一定のままで温度が変化する可能性がありますが、等エントロピー過程では、温度と内部エネルギーの両方が一定のままです。

断熱対等エントロピー

断熱プロセスとは、熱や物質を交換することなく発生する温度と圧力の変化を指します。 等エントロピー プロセスは、エントロピーの変化なしに発生する温度と圧力の変化を指します。 断熱過程は等エントロピーである可能性がありますが、すべての断熱過程が等エントロピーであるとは限りません。

断熱対等エントロピー

断熱的 は、熱伝達がないことを意味します。つまり、エネルギー伝達で熱が失われたり得られたりすることはありません。 したがって、断熱システムを構成します。 これは、理想的なエネルギー伝達プロセスを表しています。

それは可逆的(総内部エネルギーが変化しないまま)または不可逆的(総内部エネルギーが変化する)である可能性があります。 断熱プロセスでは、システムとその周囲の間で交換される総熱量はゼロです。

その結果、行われた仕事は、システムの内部エネルギーの変化に影響を与える唯一の変数です。

等温性 可逆でエントロピーが変化しない理想化された断熱プロセスを意味します。 等エントロピー過程と断熱可逆過程はどちらもポリトロープ過程の一種です。

ポリトローププロセスは、PVに従うプロセスですn = C.

この場合、P は圧力、V は体積、n はポリトロープ インデックス、C は定数です。 断熱プロセスは厳密に熱的に隔離されたシステムで発生しますが、等エントロピープロセスは発生しない場合があります。

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比較表

比較のパラメータ断熱的等温性
必須条件– 完全に絶縁されたシステム
– 熱伝達を促進する迅速なプロセス
– エントロピーは一定でなければならない
–リバーシブル
理想気体の関係可逆: PVn =定数
不可逆: dU = -P(内線)dV (内部エネルギー、圧力、体積の変化の関数)
PVn は常に定数です
総内部エネルギー
(U = Q + W)
内部エネルギーは、システムが熱的に分離されているため (Q = 0)、行われた仕事に等しくなります。内部エネルギーは、加えられた外部熱と行われた仕事の合計に等しくなります。
エントロピー変化 (ΔS)可逆 – エントロピーに変化なし
不可逆 – エントロピーの変化は、システムの正味の熱伝達と温度の関数として表されます。
エントロピーは変わらない。
考えられるユースケースヒートバーストという気象現象。タービン

断熱とは何ですか?

断熱プロセスには、断熱膨張と断熱圧縮の XNUMX つのタイプがあります。 理想気体の断熱膨張では、系内の理想気体が働くため、系の温度が下がります。

温度の低下により、これは断熱冷却を構成します。 それどころか、理想気体の断熱圧縮では、熱的に隔離された環境で気体を含むシステムで作業が行われます。

その結果、ガスの温度が上昇します。 これにより、断熱加熱と呼ばれるものが生じます。

したがって、これらのプロパティは特定の実際のアプリケーションで使用されます。 たとえば、膨張特性は冷却塔で使用され、圧縮特性は冷却塔で使用されます。 ディーゼル エンジン。

等エントロピーとは何ですか?

用語が示すように、等エントロピー プロセスとは正味の熱交換がないプロセスであり、さらに重要なことに、システムのエントロピーは一定です。 可逆断熱過程では、エントロピー変化はゼロです。

したがって、すべての可逆断熱プロセスも等エントロピープロセスを構成します。 ただし、この場合、その逆が常に暗示されるわけではありません。

断熱的でない等エントロピー過程が存在します。 等エントロピー プロセスの場合に注意すべき重要な点は、エントロピーの変化が発生しないことです。

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システムは、正のエントロピーと、それと等しく反対の負のエントロピーの影響を受ける可能性があります。 このような場合、XNUMX つのエントロピー値が互いに釣り合うため、エントロピーの正味の変化はゼロのままです。

このようなシステムは断熱ではなく (熱的に隔離されたシステムではないため)、等エントロピーです。 ほとんどの等エントロピー系は、摩擦がないことも主な特徴です。

この摩擦の欠如により、プロセスは可逆的になり、理想化された断熱プロセスになります。

断熱と等エントロピーの主な違い

  1. 断熱プロセスは常に熱的に隔離されたシステムで発生しますが、等エントロピープロセスは発生しない場合があります。
  2. エントロピーの正味の変化は、不可逆的な断熱プロセスで発生する可能性があります。 等エントロピー過程は、エントロピーの変化に対応できません。
  3. 断熱過程が可逆的である場合、それは等エントロピーです。 ただし、等エントロピーは常に可逆的な断熱プロセスではありません。 正味エントロピーの本質的な条件を順守するプロセスも、等エントロピーである可能性があります。
  4. 断熱プロセスの場合、平衡は定数である必要はありませんが、等エントロピープロセスの場合、平衡は常に定数です。
  5. 断熱過程では、正味の内部エネルギーは行われた仕事に等しくなります。 しかし、これは等エントロピープロセスでは必ずしもそうである必要はありません。
  6. プロセスが可逆的で断熱的である場合にのみ、等エントロピーと見なすことができます。 実際の場合のように、現実のシナリオが存在します。 コンプレッサー、断熱と見なすことができますが、システム条件の変化により損失が発生します。 これらの損失により、圧縮は元に戻せなくなります。 したがって、圧縮は等エントロピーではありません。
参考文献
  1. https://sci-hub.se/https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.197364
  2. http://www.asimow.com/reprints/PhilTrans_355_255.pdf
  3. http://www.mhtl.uwaterloo.ca/courses/me354/lectures/pdffiles/ch2.pdf

最終更新日 : 11 年 2023 月 XNUMX 日

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「断熱 vs 等エントロピー: 違いと比較」についての 25 件のフィードバック

  1. 等エントロピープロセスを構成するものについての詳細な説明は分かりやすかったです。摩擦のなさと可逆性は特に興味深いものでした。

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    • 等エントロピープロセスの特性に関する議論により、いくつかの複雑な熱力学原理が明確になりました。

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    • 私も同意します。この記事は等エントロピー プロセスの重要な特徴を強調する上で素晴らしい仕事をしました。

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  2. 断熱膨張と断熱圧縮についての説明は分かりやすかったです。実際のアプリケーションにおける温度変化に対するそれらの影響を理解することは、啓発的なものでした。

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    • また、現実のアプリケーションにおける断熱プロセスに関する議論も興味深いと思いました。それは理論的な概念に命を吹き込みました。

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  3. この記事では、断熱プロセスと等エントロピープロセスの詳細な比較を提供し、違いを理解しやすくします。よく書かれていて有益です。

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  4. 断熱プロセスと等エントロピープロセスの実生活への応用は、興味深く学ぶことができました。

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    • 私はこれまで、実際的な影響について考えたこともありませんでした。この記事では、さまざまなアプリケーションにおけるそれらの重要性について説明します。

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    • これらのプロセスの実際の使用法を理解すると、理論的な知識がさらに深まることに同意します。

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  5. この記事で断熱プロセスと等エントロピープロセスの両方の必須条件を強調したことは、違いを理解する上で非常に重要でした。とても読み応えがありました。

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  6. この比較表は、断熱プロセスと等エントロピープロセスの本質的な条件と違いを理解するのに非常に役立ちました。

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    • パラメータの比較は非常に洞察力に富んでいると思いました。この記事では、複雑な概念を明確かつ簡潔に説明します。

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  7. 断熱プロセスと等エントロピープロセスの比較は非常に包括的であることがわかりました。熱力学を勉強している人にとっては素晴らしいリソースです。

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    • 確かに、この記事は幅広い側面をカバーしており、これらのプロセスを完全に理解できました。

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  8. この記事の複雑な詳細と断熱プロセスと等エントロピープロセスの徹底的な比較により、これらの熱力学の概念に対する理解が深まりました。

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  9. 可逆的断熱過程と不可逆的断熱過程の違いはよく説明されました。これらの熱力学の概念に対する優れた洞察。

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    • 特に可逆プロセスと不可逆プロセスに関する議論が気に入りました。この記事では、いくつかのよくある誤解についても取り上げました。

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  10. ポリトロピックプロセスとその断熱プロセスおよび等エントロピープロセスとの関係に関する議論は非常に興味深いものでした。よく研究された記事。

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    • ポリトロピックプロセスに焦点を当てることで、議論に独特の角度がもたらされました。それにより記事がさらに魅力的になりました。

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    • ポリトロピックプロセスも特に興味深いと思いました。これにより、断熱プロセスと等エントロピープロセスの比較に深みが加わりました。

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