摩擦による熱の発生は不可逆過程であるといえるのですか?

A 回答 (2件)

きちんとした議論は brogie さんの書かれているとおりです.



直感的には,床の上をすべらせた物体が摩擦で止まってしまうことを
考えてみれば明らかです.
これは,物体の並進運動エネルギーが熱エネルギーになった,
すなわち物体や床の分子のランダムな運動のエネルギーになった,
ということです.
この逆の過程は,分子のランダムな運動が突然方向がそろい,
床と物体の相互作用を通して物体全体の並進運動エネルギーになる,
つまり物体が勝手に動き出す,ということになります.

それはいかにも不自然でしょう.
したがって,摩擦による熱の発生は可逆ではありません.
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発熱を伴なう現象は不可逆です。



物体をA点からB点まで移動し、その時加えた仕事(エネルギー)をW1とする。また、その時、発熱した熱エネルギーをQ1とする。

この熱エネルギーQ1で、物体をB点からA点まで戻すことが出来るなら可逆です。

しかし、この熱エネルギーQ1で、熱機関を動かし、出力エネルギーをW2とする。熱機関は必ず、低熱源へQ2の熱エネルギーを排出しなければなりません。Q2は0にはなりません。

従って、Q1-Q2がエネルギーW2になります。
式を書くと次のようになります。

W1=Q1
W2=Q1-Q2
Q2=0ではない。

故に、
W1 > W2
です。

元に戻すには、W1-W2 = Q2だけのエネルギーが足りません。
元には、戻せません。従って、この現象は不可逆です。

Q2=0になると、100%の熱機関が可能になります。「100%の熱機関は不可能である」これを熱力学第2法則といいます。

熱機関の効率=(Q1-Q2)/Q1

では(^^)
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この回答へのお礼

とても親切に教えていただいて本当にありがとうございました。

お礼日時:2001/07/10 22:18

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