( e x ) (ex) ( e x ) P P P が一定のとき,仕事は以下のように求められます。
要するに上の偏微分方程式を解けば時々刻々と変化する現象を理解することができるです。
(中略) 熱と仕事のとっつきの悪い間柄 熱力学という学問があり、大学の授業がある。
下図のように ピストンを固定した状態 で、シリンダーを熱量 (Q)で加熱します。
気体は多くの分子が飛び交っているので、運動エネルギーがありますね。
存在しないからと言って愕然とすることはなく、物理現象を理解する上で 3 式のようにシンプルな関係式を使って現象を理解すれば、それで十分なのです。
その結果、かき回された水は温度が上昇しました。
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内部エネルギーの変化量を 、熱量受け取った(捨てた)熱量を 、外部からされた仕事を とすると、以下の式が成り立ちます。
ある熱源から熱を取り出してそれを全て仕事に変えることはできない これがトムソンの原理の表現です。
エネルギーについていえば、ジュールと秒だけで全てを表記すればいいが、これから派生する動力のワット(W)や、昔なじみのカロリー(cal)、はたまた馬力など、歴史的経緯もあり、また直感的にも判り易く、まだ現場では多用されている。
このことは、熱力学第二法則の説明で出てきますので、その時にあらためて説明します。