熱力学の基礎

熱力学において、以下は無定義量と思ってよいでしょうか?
1 内部エネルギー:U
2 熱量:Q
3 仕事:W(系にされる仕事を正、系が外部にする仕事を負とする)
4 エントロピー:S
又、U,Q,Sは非負実数値、Wは実数値の範囲になると思いますが、この認識は正しいでしょうか?
そして、仮定する式は、
第一法則 : dU=dW+dQ
第二法則 : dS>=0(エントロピー増大)
だけでよいでしょうか?

No.1 ベストアンサー 回答者： uen_sap 回答日時： 2016/03/06 06:26

何の質問か理解できない。

すべて定義されています。
無定義と思ったのはなぜ？
物理では無定義で使う量はありません。
あなたが本当に熱力額を学んでいる人かどうか疑わしい！
U, S はどこを0点にとるかで、負数はありえます。
Q熱の出入りですから通常加熱時正、冷却時負の値となります。
「仮定」する式？？「仮定」とはどういう意味？仮定ではなく、実際運用されている有用な実際式です。
熱力学には数多くの式があります。この二つだけで はありません。
第一法則　一般的な書き方にはなっていない。同じ記号を使うならよほどの事情が無い限り、同じ使い方をしないと、
同じテーマで話をしながら、話のベクトルが食い違います。
dQのような書き方はしません。
一般的な表記法　　Q=⊿U+⊿W　根本的なことであなたは間違えている。系外にする仕事が正
微分表示したい時は、Q=T⊿S　ですから　dU=TdS-dW となります。
エンタルピ定義式もあれば、ギッブス式もある。腐るほど有用な式があります。
またプロセス式では、理想気体の断熱膨張を表現する式は、熱力学で一番使われている式でしょう。

この回答へのお礼

ありがとうございます．
>物理では無定義で使う量はありません。
ここでいう無定義とは数学的に無定義という意味です．
例えば、位置や時刻は無定義ですが、速度は定義された量と考えるようなことです．
無定義というよりは(他の量の組合せでないの意味で)基本的量との言い方が適切ならそれでも構いません．

>「仮定」する式？？「仮定」とはどういう意味？仮定ではなく、実際運用されている有用な実際式です。
ここでの「仮定」する式 は基礎方程式という言い方が意図するかもしれません(尤も不当式もありますから、方程式とはいいませんでしたが)

一般的な表記とかなり違ったまま質問した事はお許しください．

お礼日時：2016/03/06 16:25

No.3 回答者： uen_sap 回答日時： 2016/03/08 09:30

言葉の使い方がまずい。

国語の修練不足ですね。
数学的に無定義との言い方も間違い、定義に物理的、数学的の差はない。
あなたの言いたいことは、無定義=基本単位、定義=組立単位と言うことのようです。
基本単位もたくさんあります。電磁単位系、静電単位系、ガウス単位系、これらはCGS系ですが、基本単位が異なります。
MKS系もMKSA, MKSC・・・等があり、
MKSA単位系では、基本単位として、m, kg, second, A(anpere)
MKSC系ではAではなくC(coulomb)です。
質問に関して言えば、U, Q, S, Wいずれも基本単位ではありません。
温度 ℃ or K は基本単位です。

この回答へのお礼

ありがとうございます．
一度締め切らせて頂きます．

お礼日時：2016/03/13 16:49

No.2 回答者： hitokotonusi 回答日時： 2016/03/06 18:54

>1 内部エネルギー:U

内部エネルギーは系を構成する原子の運動エネルギー(内部運動)と相互作用エネルギーの総和で定義されている。

＞3 仕事:W(系にされる仕事を正、系が外部にする仕事を負とする)

人間がマクロな量で操作できるエネルギーのやり取りを熱力学では仕事という。
したがって、具体的にどのような系を扱うかを決めれば定義できる。

＞2 熱量:Q

熱力学第一法則により

Q = ΔU - W

で定義される。内部エネルギー変化のうち仕事によらないものというのが、熱力学的な熱の定義。
実態としては、原子の運動に割り当てられ、人間が直接操作できないエネルギー。

＞4 エントロピー:S

エントロピーは　

ΔS = ∫ d'Q/T (ただし可逆過程)

で定義される。絶対量は第三法則によりS(T=0)=0で決まる。

この回答へのお礼

ありがとうございます．
綿自身自分でよく考えてたら再度質問をしたく思います．
一度締め切らせて頂きます．

お礼日時：2016/03/13 16:50