どういう仕組みで、
どういう時に使われて、
どのように便利なのか教えてください。

A 回答 (1件)

飛行機のエンジンで使われている、定積(定容と同じ意味)サイクルと定圧サイクルの違いについての解説が以下のページに載っていました。


http://www.belbel.or.jp/users/takatsukasa/air.htm

参考URL:http://www.belbel.or.jp/users/takatsukasa/air.htm
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Q準静的過程,可逆サイクル,熱効率 (熱力学)

熱力学に関して以下の様に理解しております.
しかしこの理解はどこかが間違っているはずです.
そこで,その間違いはどこなのか,どの様に間違っているのかを指摘して下さると幸いです.



(1) 任意のサイクルにおいて,そのサイクルを常に平衡を保った状態で(準静的に)
  完了すれば,そのサイクルは可逆サイクルである.

(2) 可逆サイクルは最も熱効率のよいサイクルである.

(3) (1),(2)より,任意のサイクルを準静的に完了すれば,そのサイクルは
  最も熱効率の良いサイクルである.



上の理解はどこかが間違っているはずなのです.
なぜなら,(3)より,カルノーサイクルでもオットーサイクルでもディーゼルサイクルでもブレイトンサイクルでも,
サイクルを準静的に完了すれば全て同じ熱効率となってしまうためです.

Aベストアンサー

一言で言えば,熱源の数が違います.

最初に効率の定義を確認しておきましょう.
1サイクルでもらった熱量を Q2,
捨てた熱量を Q1
総仕事(外にする方を正と勘定)を W とするとき,
熱機関の効率ηは
(1)  η = W/Q2
で定義されます.
エネルギー保存則によって
(2)  Q2 - Q1 = W
ですから
(3)  η = 1 - Q2/Q1
と書くこともできます.
ここまでは効率の定義で,最大とかいう話はまだ出てきません.

さて,カルノーサイクルは2つの熱源の間で動作し,
その効率ηは
(4)  η = (T2-T1)/T2
に等しいことが知られています.
T2 は高温熱源の温度,T1 は低温熱源の温度.
カルノーサイクルでは,
作業物質の温度が T2 から T1 に移る(あるいはその逆)ときには
断熱過程で移りますから,
上記の2つの熱源以外に熱源は要りません.
で,カルノーの定理は
【ただ2つの熱源の間で動作する可逆機関】はすべて同じ効率をもち,
その効率は(4)である,
というものです.【】に注意.

ところが,他のサイクルではそうは行きません.
他のサイクルには等圧変化過程や等積変化過程があります.
これらの過程では必ず熱の出入りがあります.
で,準静的変化(可逆変化)では,
熱の移動の時に温度差があってはいけませんから(☆1),
例えば等圧変化で温度が Ta から Tb まで変化したとすると,
熱をやりとりする相手の熱源は温度が Ta から Tb までの連続無限個の
ものが必要になります.

したがって,カルノーサイクル以外のものは
【ただ2つの熱源の間で動作する可逆機関】
ではないのです.

カルノーサイクル以外のサイクルでは熱を授受する温度は
最高温熱源から最低温熱源まで分布しているわけですから,
カルノーサイクルとは効率が違って当然でしょう.
(4)は高温熱源の温度が高いほど,低温熱源の温度が低いほど,
効率がよいということを意味していますから,
熱源温度が連続的に T2 から T1 まで分布していたら
効率はカルノー効率(4)より小さくなることは容易に想像できます.
実際,クラウジウスの不等式を用いることによって,
このことを示すことができます.

(☆1) 本当に温度差がゼロでは熱が移動しませんから,
無限小だけ温度差があると思うべきでしょう.
温度差を小さくすることによって,
非可逆性の影響はいくらでも小さくできると考えられています.
この意味で,可逆機関は理想極限ですね.
ただし,これはオットーサイクルなどの効率がカルノー効率と違うこととは
別の話です.

(★) 本文からおわかりと思いますが,
【ただ2つの熱源の間で動作する可逆機関】は
本質的にカルノー機関しかありません.
したがって,カルノーの定理は,
効率が作業物質によらない(理想気体でも非理想気体でも同じ),というところが最も大事です.

(★) 熱機関は1サイクル回って元の状態に戻るのですから,
束縛エネルギーなどため込んではいけません.
エネルギー保存則(2)は常に成り立っています.
hitokotonusi さんはエントロピー出入りの話と混同されているように思われます.

一言で言えば,熱源の数が違います.

最初に効率の定義を確認しておきましょう.
1サイクルでもらった熱量を Q2,
捨てた熱量を Q1
総仕事(外にする方を正と勘定)を W とするとき,
熱機関の効率ηは
(1)  η = W/Q2
で定義されます.
エネルギー保存則によって
(2)  Q2 - Q1 = W
ですから
(3)  η = 1 - Q2/Q1
と書くこともできます.
ここまでは効率の定義で,最大とかいう話はまだ出てきません.

さて,カルノーサイクルは2つの熱源の間で動作し,
その効率ηは
(4)  η = (T2-T1)/T...続きを読む

Q宇宙からシャトルが地球に向けて帰還するとき、何を使ってどのように発進するのですか

宇宙ステーションにいる人を乗せてシャトルが地球へ帰還するとき、宇宙ステーションからの発進はどのようにするのでしょうか。
地球なら空気のあるところで噴射することによって発進できますが、宇宙では何を使ってどのように出発するのでしょうか。

Aベストアンサー

>地球なら空気のあるところで噴射することによって発進できますが

 質問者さんは、ロケットが進むのは後ろから噴射したガスで空気を押しているからだ
とお考えではありませんか?
 そのような考え方ですと、回りに何もない宇宙空間では、
いくらガスを噴射しても何の手ごたえもなく前進などできないと言うことになってしまいます。
 そうではなく、ロケットは後ろから高速のガスを噴射したときの反動(反力)で前進しているのです。
 ですから、まわりに空気などの邪魔者がないほうが噴射ガスがより勢い良く噴出でき好都合です。

Q2サイクルと4サイクルエンジン

2サイクルエンジンと4サイクルエンジンの長所・短所を教えてください。

2サイクルエンジンのほうが高いトルクが得られるのにどうして自動車・最近のバイクは4サイクルエンジンなのですか?

Aベストアンサー

4サイクルエンジンは、吸気・圧縮・燃焼・排気の行程が明確に分かれていますが、2サイクルは圧縮中にクランク室に吸気するなど同時進行で行われ、吸排気バルブもありません。そのため吸排気は、シリンダーに新しい混合気を送り込み、燃焼したあとの排気ガスを押し出すという方法で行われます。この時どうしても排気ガスに新気が若干混じって排出されてしまうので燃費で不利になりますし、混合気に潤滑オイルを混ぜて燃焼させるので環境規制をクリアすることが難しいのです。4サイクルの方が、燃焼や吸排気行程が明確に分かれている分、細かく制御しやすく、環境規制をクリアするには有利です。
2サイクルエンジンが規制をクリアするには大きく重い補機類を付けることになって2サイクルエンジンのシンプルコンパクトというメリットが失われます。

また四輪自動車の場合、車体が大きく重いので低速トルクの出しやすい4サイクルエンジンの方が性格的に合っています。2サイクルはパワーバンドというトルクの山谷がはっきり出るので、下から上までまんべんなくトルクが必要な4輪には向かない、ということでは。

Q雨→雪になる理由、仕組みを教えて!

雲の中で、雨から雪になる理由や仕組みを教えてください。
できるだけ中学生くらいにも分かるような説明をお願いします…。

Aベストアンサー

雪↓

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%AA

Q2サイクルと4サイクルの違い

タイトルで書いたとおり2サイクルと4サイクルの違いが分かりません。2サイクルは加速がいい、4サイクルは燃費が良いみたいなことを耳にしたことがあります。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

2サイクル 4サイクルはガソリンの燃焼方法が違うからです
ガソリンを燃やすには
給気(ガソリンと空気)
 ↓
圧縮(燃えやすくするために)
 ↓
点火(燃やします)
 ↓
排気(マフラーに送る)
この工程を順番に一つずつするのが4サイクルエンジンで
2サイクルは 給気と圧縮  点火と排気 という感じで
短縮して行います
 
単純に4サイクル1回転に対し2サイクルは2回転できると思ってください

だから2サイクルエンジンは高回転までエンジンが
回り スピードが出やすい(加速がいい分トルクが少ない)
 
4サイクルエンジンは回転が遅い分(加速感が少ないがトルクはある) 燃費がよい と思ってください 

でも 原付バイクより上の排気量になると そんなに変わりませんし
スピードも出せないので・・・原付はかなり違いが出ますよ(実感)

Q【科学技術・歯車の進化とは?】歯車は3000年前に発明されて、主に力の増幅に使われた。 歯車の進化

【科学技術・歯車の進化とは?】歯車は3000年前に発明されて、主に力の増幅に使われた。

歯車の進化とは歯車の素材の強度を上げただけでしょうか?

歯車の進化って何がありますか?

Aベストアンサー

誤:主に力の増幅に使われた。
正:主に力の伝達に使われた。

たまには漫画やラノベ以外も読みましょう。
バカってよく「エネルギー」が増幅できるものだと思うよね。
(これが出来るなら、とっくに永久機関どころか、エネルギー問題は解決しているはずなんだけどね)


>歯車の進化とは歯車の素材の強度を上げただけでしょうか?

お前が、自分では全く調べずに他人に丸投げする奴だと言う事はわかった。

それとも↓の全てが3000年前からあったとでもいうのか?

Q2サイクルのバイクについて

突然失礼致します。
自分は4サイクルのバイク(原付)に乗っているものなんですが、まだ友達で2サイクルのバイクに乗っているヤツがいます。
そこで以前から若干疑問に思ってたことがあるんですが、2サイクルエンジンは4サイクルエンジンに比べて燃費がかなり悪いですよね?
(もちろん理由には車体重量などいろいろあるとは思いますが)

2サイクルエンジンが4サイクルエンジンと比べて燃費が格段に悪い理由はなにが原因でなぜなのでしょうか!?

Aベストアンサー

2サイクルは4サイクルの二倍の数ほど燃焼しているため単純に二倍の燃料が必要な為。
排気と吸気が同時のサイクルで実施する為、排気を押し出して、綺麗な混合気になるように吸気を排気側まで吹き抜かせるから無駄に混合気を捨てることになる為
圧縮比が2サイクルは低いので、低速中速では効率が悪く燃費が数割は悪い為。
チャンバーが有効に働くようなタイミングにすると、充填効率を向上出来てパワーが出せるけど、かわりに混合気をかなり無駄に捨ててしまう為。

Q病気になるとビタミンが大量に消費される仕組みとは?

「病気になるとビタミンが大量に消費される」ということをよく聞くのですが、本当なのでしょうか?

本当だとすると、どういう仕組みで消費されてビタミンはどこへいくのでしょうか?

Aベストアンサー

ちょっと#1のお答えには承伏し難い処があるので、一言。
「ビタミンの多くはアミノ酸ではありません」。アミノ酸のものはB4、B15などほんの少しです。
そんなことwikiを見れば明らかです。引用もしないで「正しくない事」を堂々と書くのは迷惑です。
まずwikiをご覧下さい。↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%82%BF%E3%83%9F%E3%83%B3
水溶性ビタミンB群はほぼ水溶性でミトコンドリアにおける酸素酸化の補助をする「補酵素」もしくはその材料です。
ビタミンC(アスコルビン酸)は強力な水溶性「抗酸化剤」で体内に炎症などがあると大量に消費されます。いまだそのメカニズムは分らないところが多いです。
ビタミンE(トコフェノール、トコトリエノールなど)は油溶性の「抗酸化剤」です。ビタミンKも油溶性抗酸化剤です。
#1のお答えにある尿酸を作るのは「核酸」系のビタミンでアミノ酸ではなく、葉酸、ビタミンVと呼ばれるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)がそれに相当します。
病気の時ビタミンが消費されるのではなくビタミンが不足になるので病気になると言うべきです。
明治時代日露戦争で陸軍は兵士に白米だけを食べさせたため1万人以上が「脚気」(ビタミンB群欠乏症)で死亡、海軍では玄米、全粒粉パンなどでこれを防いだ事が知られています。

ちょっと#1のお答えには承伏し難い処があるので、一言。
「ビタミンの多くはアミノ酸ではありません」。アミノ酸のものはB4、B15などほんの少しです。
そんなことwikiを見れば明らかです。引用もしないで「正しくない事」を堂々と書くのは迷惑です。
まずwikiをご覧下さい。↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%82%BF%E3%83%9F%E3%83%B3
水溶性ビタミンB群はほぼ水溶性でミトコンドリアにおける酸素酸化の補助をする「補酵素」もしくはその材料です。
ビタミンC(アスコルビン酸)は強力な水溶...続きを読む

Q2サイクルと4サイクルの違い。

2サイクルと4サイクルの違い。

吸気→圧縮→燃焼→排気→で2サイクル(ピストンが2往復)ですが、4サイクルのエンジンは、後の2往復の間は何の活動をしているのでしょうか・・・?
ただ、空回りをしているだけですか?

Aベストアンサー

吸気→圧縮→燃焼→排気→ は4サイクルの原理です。

2サイクルは
爆発後、ピストンが下がる時に排気
次にピストンが上がる時に吸気
します。

つまりピストン2往復で4行程を行うのが4サイクル
ピストン1往復で4行程を行うのが2サイクルです。

http://www5f.biglobe.ne.jp/~zx6/mobilutility/info/4st2st/4st2st.htm

参考URL:http://www5f.biglobe.ne.jp/~zx6/mobilutility/info/4st2st/4st2st.htm

Q空港での人体のスキャナー問題が取りざたされていますが、あの仕組みはどう

空港での人体のスキャナー問題が取りざたされていますが、あの仕組みはどうなっているのですか。たとえば、レントゲンのようなものなのですか。だとすれば、放射線を浴びて人体に有害なるのでは。教えていただけませんか。

Aベストアンサー

全身スキャナーは機械から「ミリ波」と呼ばれる電磁波を照射して、人体や物体から反射されるミリ波の強弱によって対象物の外形を画像化する仕組みです。
服が透け、体のラインがくっきりと表示される機種もあるため、すでに導入された国でもプライバシー上の問題が議論となっており、導入を控える国もあるようです。
プライバシーに配慮し、人体をマネキンに似た画像に置き換えて表示する機種もあるといい、国交省が4月に設置する有識者会議でそれぞれの機種の問題点や具体的な実験方法を検討するということです。

ミリ波とは電波の種類です。波長1ミリメートルから10ミリメートル(周波数300ギガヘルツから30ギガヘルツ)の電磁波。水蒸気や空気で吸収・散乱が起こり、赤外線とほとんど同じ性質を持ちます。
レントゲンとは違いますから放射線は出しません。確か病院のCTスキャナー(断層写真撮影機)と同じ様な原理かと思います。


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