「夫を成功」へ導く妻の秘訣 座談会

大学でエンタルピーとエントロピーを習ったのですが、定義を読んだだけでは理解できません。

もし知っている人がいれば、わかりやすい説明と両者についての違いを教えてください。

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A 回答 (5件)

この2つは熱力学(物理化学)を解析するのに便利なパラメータであり、言葉で説明するのは難しい(少なくとも私にとってはorz)と思います。



エンタルピー
H=U+PV (U:内部エネルギー、P:圧力、V:体積)
とりあえず、この式だけは抑えといてください。これが定義です(次元はエネルギーと同じ)。

系が
発熱…エンタルピーが下がる
吸熱…エンタルピーが上がる
外の系に仕事をする…エンタルピーが下がる
外の系から仕事をされる…エンタルピーが上がる

ということをこの式のみで解釈できます。


エントロピー
dS=dq/T (ただし可逆過程のみ)
と定義されています(一番簡単な定義は)。次元はエネルギー/温度です。物質や熱がどれほど拡散しているかを示す値です。

これは、よく一人暮らしの部屋を例にして説明されますね
一人暮らしの部屋ははじめは整頓されていますが、時間がたつとどんどん散らかっていきますよね
つまり
部屋が整頓された状態から散らかる≒エントロピー増大
という意味です(そういう意味では使いませんが、例として)
そして、これは物質や熱も(制約がなければ)エントロピーは増大の方向に向かっていくわけです(ちょっと乱暴すぎか…)
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この回答へのお礼

例はとてもわかりやすいのですが、では、エントロピーがマイナスになる場合はどういう場合なのでしょうか?

お礼日時:2009/01/17 21:22

さあ、寝ぼけた頭でどこまで答えられるか…


>1、エントロピー(無秩序)を増大するとありますが、右へ物質が移動することこそが、さきほどの例でいう部屋が散らかると解釈してもいいのでしょうか??
いいです。

>2、左と右の濃さが一致したとき、それ以上何も起きませんよね?この場合はエントロピー0といえるのですか?
エントロピーが0ではなく、すべての変化においてエントロピーが減少する、つまりエントロピーが極大値を取っている状態です。

>3可逆変化はどのようなときにおきますか?もしかして、分子はものすごい速さで動いているので、それ自体が可逆変化といえるのでしょうか?
可逆反応は基本的には理想的な条件という風に覚えておけばいいです。成り立つのは、熱移動が起こらない力学、電磁気…etcのみに起こると考えられます(つまり、非現実的です) 
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この回答へのお礼

ありがとうございました!!
やっと納得できました。
長いことお付き合いしていただいたことに感謝します。

お礼日時:2009/01/18 12:57

>エントロピーがマイナスになる場合はどういう場合なのでしょうか?


一つ言い忘れたんですが、エントロピーが増大するというのは“孤立系”と言って、外部とエネルギーや物質をやり取りしない系のみで成り立ちます、“開放系”と言って、外部とエネルギーのやり取りがある場合は成立しません。
つまり、エントロピーを減少させるようなエネルギーを加えてやれば、当然減少するわけです。


一人暮らしの部屋の例で言うなら(実はこの例えはちょっと問題なんですが)、散らかったものを片付けるという仕事を行えばエントロピーは減少するわけです。
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この回答へのお礼

とてもわかりやすい回答ありがとうございます。


>散らかったものを片付けるという仕事を行えばエントロピーは減少するわけです。

これはつまり、片付けるという作業が外部からエネルギーを加えるという作業で、もちろんその作業をしない場合は、自発的変化によりエントロピーが増大するわけですよね?
少しいろいろ頭の中で混乱してるので、ひとつひとつ質問させていただきます。

エントロピーの説明でよく、2つの同じ大きさの容器があって、左の空気は濃く、右の空気は薄い設定で、コルクをひらくと自発的に左から右へ物質が移動しますよね?その場合、
1、エントロピー(無秩序)を増大するとありますが、右へ物質が移動することこそが、さきほどの例でいう部屋が散らかると解釈してもいいのでしょうか??
2、左と右の濃さが一致したとき、それ以上何も起きませんよね?この場合はエントロピー0といえるのですか?
3、自発的変化で、可逆変化とかありますが、可逆変化はどのようなときにおきますか?もしかして、分子はものすごい速さで動いているので、それ自体が可逆変化といえるのでしょうか?

長くなりましたが、これらの質問に対応していただければ幸いです。

お礼日時:2009/01/18 02:02

私にとって、


エンタルピーとは ジュールとほとんど同義語です
数字としても表現できるエネルギーの事と理解しています
エントロピーの事は 何か物理学の問題としか解りません
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この回答へのお礼

やっぱり単純なものではなかったのですね^^;
ありがとうございます!!

お礼日時:2009/01/17 20:10

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Qエンタルピーとエントロピーの違いとは何か?

熱力学の宿題でエントロピーとエンタルピーとは何か調べてこいといわれたのですが、調べてもいまいちよく分かりません。ぜんぜん違うらしいのですが、分かりやすく説明していただけないでしょうか?

Aベストアンサー

厳密な回答ではありませんが、

エントロピーは、その系のもつ不規則性を示し、バラバラな程エントロピーは高いとされます。
エントロピーは増大するというのが、熱力学の第二法則です。
整理整頓しても放っておくと乱雑になるということです。

エンタルピーは、その系の持っているエネルギー量(熱量)と考えられます。

Qエントロピーとは何か?

熱力学におけるエントロピーとは何か自分で何件か調べてみて「乱雑さ」「秩序」という説明を良く見かけるのですがいまいち意味が理解できません。具体的に「乱雑さ」とはどういう意味なのですか?
例えば、気体が非常に乱雑な状態とはどういう状態なんですか?乱雑でない状態と比べてどういった性質を持っているんですか?また、そのエントロピーと言うものが実際に何に役に立つんですか?

(以下は自分の解釈)検索したページで「自然にはもとに戻らないことが起った度合い」というのがありました。つまり、ある気体に変化が起こった場合、その気体を元の状態(←直前の状態?)に戻すのにかかるエネルギーが大きいことをエントロピーが大きいというんですか?
まぁ、それだとエントロピーは接線の傾きのことになってしまい、全然駄目なことは分かっているんですがどう考えればいいのか分からないので教えてください。

Aベストアンサー

気体中の気体分子は互いに離れようとします。
もしも互いに離れようとしないで、分子がある場所に偏っていれば、ある程度の秩序を持ってことになります・・・・・けど、そうはなっていませんよね?
一方、離れたとはいっても、互いに最大限に離れるために等間隔に規則正しく配置していれば、それは秩序を持っていることになります。
乱雑さが最大になる状態は、上記の2つの場合の中間になります。

冷蔵庫の例も挙げましょう。
せっかく庫内が冷えた冷蔵庫の扉を開けっ放しにすると、温かい空気と冷たい空気とは混ざろうとし、エントロピーは増大しようとします。
冷蔵庫の扉が閉まっていることにより、温かい空気と冷たい空気とが隔離されている状態は秩序がありますから、エントロピーは低いです。
冷蔵庫は庫内を冷やす代わりに外気を温めます。(冷蔵庫の背面は温かいです。)
つまり、冷蔵庫という装置は、電力を消費する代わりにエントロピーを小さくする装置なのです。

エントロピーの大きさは、
状態の取り得る場合の数 W の対数 logW (あるいは定数を掛けて k・logW)で表されます。

たとえば、窒素が入った容器と酸素が入った容器との口同士を連結すれば、窒素と酸素は混ざり合います。
混ざることによって、窒素分子と酸素分子が存在する場所の自由さ(場合の数)が増えます。
上記で述べた温かい空気と冷たい空気との関係も同じことです。

混ぜるのは簡単ですが、いったん混ぜてしまうと、両者を分離することが大変であることは想像できますよね?


実は、金属の固体も同様で、
「完璧」な結晶状態にある金属では、原子が規則正しく並んでいるように思われますけれど、実は、ある程度欠陥を持つことによって、秩序がほどよく乱されています。
「完全な金属結晶」というのは、実は、現実にはないんです。

気体中の気体分子は互いに離れようとします。
もしも互いに離れようとしないで、分子がある場所に偏っていれば、ある程度の秩序を持ってことになります・・・・・けど、そうはなっていませんよね?
一方、離れたとはいっても、互いに最大限に離れるために等間隔に規則正しく配置していれば、それは秩序を持っていることになります。
乱雑さが最大になる状態は、上記の2つの場合の中間になります。

冷蔵庫の例も挙げましょう。
せっかく庫内が冷えた冷蔵庫の扉を開けっ放しにすると、温かい空気と冷たい空...続きを読む

Q断熱圧縮は等エントロピー変化で、等エンタルピー変化とならないのはなぜ?

モリエル線図(p-h線図)で冷凍サイクルの勉強をしています。

圧縮機における圧縮はごく短時間で行われ、外部との熱のやり取りがほとんど行われず断熱圧縮とみなせるため、エントロピーの定義式
S=∫dQ/T
においてdQ≒0とし、エントロピー一定の変化を起こすということは分かりました。
http://www.jsrae.or.jp/E-learning/saikuru2/saikuru2.html

ここで疑問なのは、
熱のやり取りがないのに、なぜ、エンタルピーは増加するのでしょうか?
圧縮時に外界から受ける仕事がエンタルピーの増加につながっているとも考えたのですが、熱の授受がないと仮定しているので、仕事のエネルギーがどこに保存されているのか説明がつきません。
圧縮による仕事はどこへ行ってしまったのでしょうか?

また、膨張弁では、仕事もせず熱も出入りしないため、等エンタルピー変化を起こすようですが、これも断熱変化、および、等エントロピー変化と考えられるのでしょうか?

熱力学初心者なので、用語の理解が間違っているかもしれませんのでご指摘お願いします。

モリエル線図(p-h線図)で冷凍サイクルの勉強をしています。

圧縮機における圧縮はごく短時間で行われ、外部との熱のやり取りがほとんど行われず断熱圧縮とみなせるため、エントロピーの定義式
S=∫dQ/T
においてdQ≒0とし、エントロピー一定の変化を起こすということは分かりました。
http://www.jsrae.or.jp/E-learning/saikuru2/saikuru2.html

ここで疑問なのは、
熱のやり取りがないのに、なぜ、エンタルピーは増加するのでしょうか?
圧縮時に外界から受ける仕事がエンタルピーの増加につながって...続きを読む

Aベストアンサー

モリエル線図なんて初めて聞きましたが・・・。

>熱のやり取りがないのに、なぜ、エンタルピーは増加するのでしょうか?
熱のやり取りがなければエンタルピーは変化しない(or減少する)と思っていないとこういう疑問は出てこないと思いますが、何故そう思ったのでしょうか?
とりあえず、可逆過程ならば、dH=TdS+Vdpとなります。エントロピーが一定なら(dS=0)、dH=Vdpより、圧力の増加とともにエンタルピーも増加しますね。

>圧縮による仕事はどこへ行ってしまったのでしょうか?
内部エネルギーです。実際、温度が上昇してるんですよね。

>また、膨張弁では、仕事もせず熱も出入りしないため、等エンタルピー変化を起こすようですが、これも断熱変化、および、等エントロピー変化と考えられるのでしょうか?
膨張弁の構造を知らないのですが、(圧力を保った)低圧の空間に一定の圧力で気体を"押し出す"ような過程であれば、断熱変化ですが、エントロピーは上昇します。(不可逆過程なので)

Qエントロピーの意味がわかりません。

本を読んでいると、「エントロピーの発生、増大」とった表現とたまに出会いますが、一体どういうことを言っているのかよくわかりません。辞書を引いてもよくわかりませんでした。どなたか解説おねがいします。

「…夏だろうが冬だろうが温度が一定であるという秩序こそが文明にとって大切だと考えるべきなのです。しかし、秩序をそのように導入すれば、当然のことですが、どこかにその分のエントロピーが発生する。それが石油エネルギーの消費です。」

エントロピーとは何かと引き換えに発生するものなのですか?今もっている知識は「エントロピーの増大=無秩序状態になる」ということと、「自然は必ず秩序から無秩序に向かう」ということぐらいです。このことについても解説してもらえると助かります。

Aベストアンサー

.
 熱力学第二法則がエントロピー増大の法則なのですが、難しいことは一切言わず、身の回りで見られる現象面だけで説明することにします。

 熱いものは放っておくと自然に冷める。コーヒーにクリープを入れるとかき混ぜなくてもやがては混じり合う。水は高いほうから低いほうに流れる。リンゴは木から地面に落ちる。岩石は風化して砂や土になっていく。綺麗に整理しておいた机の上もそのうち乱雑になる....
 こういうふうに、自然というのは(手をかけない限り)何か特定の高い(秩序がある)状態から乱雑なあるいは拡散した状態になっていく…というのがエントロピー増大の法則です。これは自然の原理なんです。

 これをもっと拡大解釈すると情報の世界にも通用します。機密性の高い情報はやがては漏れたり流布して誰もが知ることになり、情報としての価値が薄れる。高度な知識もいずれは普及して常識化し、知識と言うほどではなくなる。最新モデルの製品は発売したときから陳腐化を始め、作られた制度は運用とともに活力が失われ有名無実化していく。感動的な芸術も次第に輝きと人々の関心が薄れる…という具合です。

 エントロピー増大という自然の原理に逆らうためには、人手などの外力をかける必要があります。たとえば、製品の使用が終わりゴミや屑と化して散逸した(エントロピーが増大した)ものを収集し分別し場合によっては精錬や高純度化すれば、エントロピーが小さい状態になります。
 「捨てればゴミ、分別すれば資源」などと最近よく言われます。ゴミ化すればエントロピー増大に行きますが、分別して純度・濃度を高めればエントロピーが小さくなります。

.
 熱力学第二法則がエントロピー増大の法則なのですが、難しいことは一切言わず、身の回りで見られる現象面だけで説明することにします。

 熱いものは放っておくと自然に冷める。コーヒーにクリープを入れるとかき混ぜなくてもやがては混じり合う。水は高いほうから低いほうに流れる。リンゴは木から地面に落ちる。岩石は風化して砂や土になっていく。綺麗に整理しておいた机の上もそのうち乱雑になる....
 こういうふうに、自然というのは(手をかけない限り)何か特定の高い(秩序がある)状態から乱雑...続きを読む

Q等温変化と断熱変化の違い

よろしくお願いします。物理の熱のところについて質問させてください。

ピストンを動かすときに等温変化や断熱変化、定積変化、定圧変化などがありますが、定積変化や低圧変化はわかるのですが、等温変化と断熱変化の違いがわかりません。
どちらも温度、つまり熱の移動がない変化ということではないかと思うのですが、テキストでは、条件が違います。
等温変化のときは、ΔU=0で
断熱変化のときは、Q=0となっていました。
自分は同じ熱の移動がないという変化なのに、どうして条件が違うのか疑問です。
Uは内部エネルギーで、Qは熱量です。
等温変化のときは、ΔU=0のみが条件だとすると、
式ΔU=W+Qより、
Q=0でなくてもいいということですか?つまり、W=-Qであれば、Qは0でなくてもいいということでしょうか?
温度イコール熱ではないのでしょうか?
いまいち断熱変化と等温変化の違いがよくわかりません。

教えていただけるとうれしいです。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ピストンを押して気体を圧縮したとします。
この時の変化は等温、断熱のどちらでしょうか。

多分この辺がわかりにくいのだと思います。
この操作自体はボイルの法則のところで当たり前に様にして出てきます。でも操作だけなんです。
「温度一定の条件で」とか「温度が変わらないようにして」という注が付いています。「温度が変わらないようにしようと思えばどうすればいいか」には触れられていません。

実際にやると等温、断熱の間の変化が起こります。
圧縮すると体積が減ります。いくらか温度も高くなります。自転車の空気入れ(金属製のもの)のようなものだと手で触って感じることが出来るほどです。しばらく待つとわからなくなります。
温度が上がったということは内部で熱が生じ、外に出てきたということです。温度が上がっていますから等温ではありません。外に熱が出てきていますので断熱でもありません。熱が外に出てきていますので出てこない場合に比べると内部の温度上昇は小さくなっているはずです。
ピストンとシリンダーの構造や材質を変えることによって熱が外に出てくるのをいくらか押さえることが出来ます。でも何時も時間の尺度が問題になります。時間が経つと外部の温度と同じになります。構造や材質を変えることによって外部の温度と同じになる時間を速くする事も出来ます。
普通に起こる圧縮の場合、断熱変化と等温変化の間の変化が起こっています。「全く熱の移動が起こらない」という条件と「十分に熱の移動が起こる」という条件は2つの極限的な条件です。理想的な条件です。

等温変化の場合、熱のやりとりの出来る大きな物体と接触しているとしています。「熱浴」と言います。
空気中でやるとき、少し待てば周りの空気と同じ温度になる、それによって空気の温度は上昇しないと考えるとが出来るのであれば空気が熱浴であることになります。空気の温度がどうしても高くなるというのであれば熱浴としては不充分だということになります。水の中に浸けるという場合であれば水槽の中の水が熱浴になります。

等温変化を実現するためには十分熱容量の大きな熱浴と接触させるという但し書きがたいてい書かれています。

#1のご回答で「氷水」を考えられているのも熱浴の工夫の一つです。水だと温度が上がってしまうかもしれないですが氷水だと氷が溶けてしまうまでは温度が上がらないので等温変化が実現するという工夫です。でもこれだと温度を選べませんね。温度コントロールの出来る水槽でやると氷水よりは等温条件は悪くなるかもしれませんが温度を選ぶことは出来ます。

等温変化はまだ工夫すればいくらか実現しているというイメージが取りやすいです。断熱変化は逆の場合の極限ですから実現の程度を知るのが難しいです。接触している2つの物体の間では必ず熱の移動があるはずですから完全な断熱は不可能です。完全に断熱させているとしたときの変化の予想値と実際とを照らし合わせることによってどの程度断熱条件が実現されているかを調べるということしか手がないのだと思います。熱力学では理想的に断熱されているとして温度変化がいくらになるかを求めることが出来ます。

質問者様は温度と熱の違いも混乱があるようです。
この違いは先にハッキリさせておく方がいいと思います。

ピストンを押して気体を圧縮したとします。
この時の変化は等温、断熱のどちらでしょうか。

多分この辺がわかりにくいのだと思います。
この操作自体はボイルの法則のところで当たり前に様にして出てきます。でも操作だけなんです。
「温度一定の条件で」とか「温度が変わらないようにして」という注が付いています。「温度が変わらないようにしようと思えばどうすればいいか」には触れられていません。

実際にやると等温、断熱の間の変化が起こります。
圧縮すると体積が減ります。いくらか温度も高く...続きを読む

Q内部エネルギーとエンタルピーの変化量

理想気体1molが1bar下で273Kから373Kまで温度変化した時のΔUおよびΔHを求めよ。ただし、定積モル熱容量Cv=(3/2)R、定圧モル熱容量Cp=(5/2)R。
また、ΔH-ΔUは何に対応する物理量であるか?

このような問題があるのですが、どのような式で解いていけばよいのでしょうか?
ΔU=(5/2)R(373-273)では間違ってますでしょうか?

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

#1です。お礼について、
>1bar下でとありますが、ΔU=(3/2)R*ΔTになるってことですか?

理想気体だから。

この問題を普通に考えると、定圧変化だから、
ΔH = CpΔT = (5/2)R*ΔT
R = 8.31447 J /(mol*K)
で、
ΔH = 2078J/mol

一方、
ΔH = ΔU + pΔV
ΔU = ΔH - pΔV
ΔH - ΔU = pΔV

pΔV これはなんだか考えてもらうとして、

pΔVがわかればΔUが計算できる。
ΔV = V0 * p0/p * (T-T0)/T0
V0:理想気体のモル体積=2.241*10^(-3)m^3/mol
p0:標準状態の圧力=1.013*10^5Pa
T0:始めの温度=273K

p = 1bar = 1.000*10^5Pa
T=373K

ΔV = 2.241*10^(-3)m^3/mol *(1.013*10^5Pa/1.000*10^5Pa) * (373K-273K)/273K
pΔV = 831.6J/mol

だから、
ΔU = ΔH - pΔV = 2078J/mol - 831.6J/mol = 1246.4J/mol

ということになる。

ところで、
理想気体だから、

pΔV = RΔT = 8.31447 J /(mol*K) * (373K-273K) = 831.4J/mol
ΔU = Cv*ΔT = 3/2*R*(T-T0)=1247J/mol

の方がずっとらくだね。

#1です。お礼について、
>1bar下でとありますが、ΔU=(3/2)R*ΔTになるってことですか?

理想気体だから。

この問題を普通に考えると、定圧変化だから、
ΔH = CpΔT = (5/2)R*ΔT
R = 8.31447 J /(mol*K)
で、
ΔH = 2078J/mol

一方、
ΔH = ΔU + pΔV
ΔU = ΔH - pΔV
ΔH - ΔU = pΔV

pΔV これはなんだか考えてもらうとして、

pΔVがわかればΔUが計算できる。
ΔV = V0 * p0/p * (T-T0)/T0
V0:理想気体のモル体積=2.241*10^(-3)m^3/mol
p0:標準状態の圧力=1.013*10^5Pa
T0:始めの温度=273K
...続きを読む

Q業務用の空調気において、エアハンドリングユニットとファンコイルユニット

業務用の空調気において、エアハンドリングユニットとファンコイルユニットの違いがわかりません。過去にも同様の質問があったようですが、回答があまりにシンプルすぎて全くわかりませんでした。。。

どなたかお詳しい方、お手数ですがご教授いただければ幸いです。

Aベストアンサー

空調設備の設計、監理業務をやっています


共に大まかな構造は同じですが
使用する部位が違いますね

エアハンは外調機として使用する事もあります
セントラル方式で使うものと考えてください
また構造的にファンコイルと違うのは
装着するコイルを選定できるという事です
負荷に応じたコイルの列数や加湿器、全熱交換器、電気集塵機、ロールフィルターなど
カスタム化ができます

対してファンコイルは出来合いの製品だと考えてください
オプションで加湿器を組み込めるモデルはありますが
コイルはカスタムできません
ファンコイルは個別空調用途として使われるのが一般的です

しかしその境目は微妙な感じになっていますね
天井隠蔽型のコンパクトエアハンなんていうのもありますから・・

基本概念はこれでいいと思います

Qインターフェースってどのような意味で使われるのですか?

ソフト開発、エンジニア派遣の営業をやり始めたばかりです。
インターフェースという言葉をよく聞きますが、
ハードをつなげるときのコネクターを指したり、
人間と機械で情報を交換するときの方式をさしたりと、
意味がいっぱいありすぎて何のことだかわかりません。
だれかわかりやすくまとめて教えてください。お願いします!

Aベストアンサー

確かに、判ったようでわからない言葉です。
もともと、顔と顔を向かい合わせるということから「コミュニケーション」に近い言葉です。
しかし、段々いろんな分野で拡大使用されるに連れ、「接続」あるいは「コミュニケーション」の際の「約束事:技術:方法:接続用ハード」という風にあらゆる意味で使われてきています。一言でまとめると「接続技術」という感じかも知れません。
参考URLも合せてご覧ください。

参考URL:http://hakuto.mis.ous.ac.jp/~masa/web_dic/dic_r/inter_f.htm

Qベルヌーイの定理とは?

初心者にも分かり易くベルヌーイの定理を教えてください。

Aベストアンサー

ベルヌイの式とは、皆さんが回答されているとおり、流体に関するエネルギー保存の式でいいと思うのですが、初心者に誤解を与えかねないような回答がありますのでコメントさせて下さい。

まずNo.4の方がおっしゃっているのは連続の式のことでベルヌイの式とは関係がありません。非圧縮性流体とは密度が一定の流体のことを意味し、流れが速かろうが遅かろうが分子間の距離は一定のままです。また分子間の距離は圧力とは関係がありません。関係するのは温度です。

翼の説明に関して、No.3の方が「翼の前面で分かれた空気は翼の後縁で一緒になります(これは厳密にいうと仮定でして、必ずしも一緒にならないこともあり得ます)。 」と書いておられますが、通常は上面の流れの方が後縁に先に達し、翼の後縁で一緒になることはありません。

Q樹脂材料の曲げ弾性率について

先日、仕事の関係でプラスチックのスナップフィット
(プラスチック部品の一方と他方がパチンとはまる
爪形状です。プラモデルにもよくあると思います。)
の荷重計算をしようとしました。
その爪形状には大きなテーパがついており、
根元が太く先細だったので、
単純な梁の公式では計算できずに
excelマクロによる数値積分で
梁の曲げ微分方程式(d^2y/dx^2=-M/EI)を
解こうとしました。
-------------------------------------
一応できたので、早速荷重を計算して実測値と
照らし合わせてみようとしたのですが、
材料のヤング率(縦弾性係数)を知らないことに
気づきました。
同僚に聞いてみたところ、「曲げ弾性率」というのは
材料の仕様書に載っていると教えてくれました。
職場にある材料便覧を見ても「曲げ弾性率」は
載っていました。
この「曲げ弾性率」はヤング率(縦弾性係数)と
同じなのでしょうか。それとも違うのでしょうか。
もし違う場合、ヤング率(縦弾性係数)は
どのようにして調べるべきなのでしょうか。
似たような経験がある方がいましたら
お手数ですがご教示願います。

先日、仕事の関係でプラスチックのスナップフィット
(プラスチック部品の一方と他方がパチンとはまる
爪形状です。プラモデルにもよくあると思います。)
の荷重計算をしようとしました。
その爪形状には大きなテーパがついており、
根元が太く先細だったので、
単純な梁の公式では計算できずに
excelマクロによる数値積分で
梁の曲げ微分方程式(d^2y/dx^2=-M/EI)を
解こうとしました。
-------------------------------------
一応できたので、早速荷重を計算して実測値と
照らし合わせてみようとし...続きを読む

Aベストアンサー

結果から言うと,Eに曲げ弾性率を代入しても問題ないと思います.

引張弾性率と曲げ弾性率は測定方法が異なりますので,物性のもつ意味は違います.引張りの場合(丸棒を引っ張るようなケースです),材料内部はすべて引張応力になりますよね.

しかし,曲げの場合(板を曲げるようなケース)では,ふくらんでる面には引張応力,へこんでる面には圧縮応力がかかります.このため,例えば引張弾性率と圧縮弾性率が異なるような材料では,引張弾性率と曲げ弾性率は違ってきます.

また,少し専門的になりますが,曲げのかかる部材には,引張・圧縮応力の他に,せん断応力もかかっています.これらの効果が総合的に寄与してくるため,引張弾性率と曲げ弾性率は,「意味合いとしては」異なる物性値です.

しかし,ごく一般的なプラスチックであれば,引張弾性率と曲げ弾性率はほぼ同じ値になります.
下記などにデータが出ていますが,恐らくほぼ同等か,曲げ弾性率の方が10%程度低い値になっていると思います.
http://www.m-ep.co.jp/mep-j/tech/index.htm
http://www.mrc.co.jp/acrypet/04tech_01.html

カタログデータに曲げ試験が多い理由は,試験が簡単だからです.薄い平板の試験片が使えますからね(チューイングガムのような形状です).それに対し,引張試験では,試験片を「つかむ部分」の加工が難しく,やや複雑な形状になってしまいます.

というわけで,プラスチックの分野では,曲げ弾性率を測定して,これをEとして代用するケースが多いと思います.

ただし,圧縮やせん断弾性率が引張と極端に違う材料・・・たとえば,ガラス繊維で一方向強化したような異方性材料では,曲げ弾性率とヤング率は大きく異なります.

あと,蛇足になりますが・・・
曲げ弾性率=曲げ応力/曲げひずみ
とありますけど,前述の通り,曲げ応力や曲げひずみは一定値ではありませんので注意が必要ですね.材料内部で分布をもっています(ここが引張と違うところ).

通常は,曲げスパンL,破断荷重P,試験片幅b,厚さh,たわみxなどを用いて,
E=(P・L^3)/(4・b・h^3・x)
のような式で求めます.試験方法によっても式が違ってきますので,材料力学の教科書をお読み下さい.

結果から言うと,Eに曲げ弾性率を代入しても問題ないと思います.

引張弾性率と曲げ弾性率は測定方法が異なりますので,物性のもつ意味は違います.引張りの場合(丸棒を引っ張るようなケースです),材料内部はすべて引張応力になりますよね.

しかし,曲げの場合(板を曲げるようなケース)では,ふくらんでる面には引張応力,へこんでる面には圧縮応力がかかります.このため,例えば引張弾性率と圧縮弾性率が異なるような材料では,引張弾性率と曲げ弾性率は違ってきます.

また,少し専門的になりま...続きを読む


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