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Youtube動画慶應大学 理工学部 講義 熱物理 第一回 内部エネルギー - (2012/08/09 (木) 22:55:33) の編集履歴(バックアップ)


Youtube動画

慶應大学 理工学部 講義 熱物理 第一回 内部エネルギー


慶応大学が熱力学の講義をYoutubeにアップしてくれています。
知恵おくれだったために小学校より高度な実験や授業を受けてない私がどこまで理解できるか。
授業動画をみて進めるところまで学習を進めようと思う。
本かネット以外で勉強したことがないので出鱈目な理解をしてるかもしれません。

覚書
一回目は理想的な断熱過程で仕事をした場合(温度 体積*量子数*重さ)平衡状態の可能な変化の話だった。
→a操作と(流体や気体の攪乱が起きる操作)
→a.g操作(攪乱が起きないほどゆっくりした平衡状態から平衡状態への操作)
で可能な操作の種類の講義だった。
熱平衡状態(T X)であらわされる2次元平面が仕事の結果どこに収束したり発散していくかベクトル場みたいな話。
点(T X)→(a or a.g)点(T' X')への状態の移動というグラフ的な連鎖が2次元空間で兆密に表現されるということを伝えたいらしい。

a.g操作は連続した曲線や兆密な面なので近傍点としか繋げられないがa過程は途中で平衡状態が乱れてもいいのでワープして遠くの平衡状態繋げることが出来る。

U(T X)=W*1
は状態(T X)が操作aによって(T' X')に変わった時に行われた仕事を返す関数らしい。
仕事なので熱量が減るマイナスの仕事が行われる場合もあるわけだ。


粒子数Nがλ倍になった時
W ( ( T V N)→(T λV' λN'))=λ W (T V N)→(T V' N'))
となるらしいのだが?
V' や N'って何だろう?
最後の20分が何を言ってるかわからない、、、


疑問

(T X)→a(T' X')
(T X)→a.g(T' X')
となった場合これは点(T X)と点(T' X')となる点を→で結ぶ有効矢印グラフ(グラフ理論のグラフ)を作るようなものでしょうか?
するとこの矢印で結べた点の集合と矢印を考えることは何かよい理解か?
グラフはどのようなものになるのか?
グラフが複数の森に分かれたり初期設定としては可能だが他から→の入らないグラフなどあるのか?
またグラフの点の集合は平面上でどのようなものになるのか?
初学者向けの代表的な例などあるものか?
W*2をグラフ上の移動として見た場合どのようなルートで通ってもWは一定になるのか?





熱力学はマクロを扱う。
ミクロの現象を記述するニュートン力学や量子力学では扱う分子数が多くなりすぎるために巨視的な分野は扱えない。
そのために熱力学のスケールが存在する。
統計力学でミクロの記述を熱力学はマクロで互いを補完する。


示量
体積や量子数など単純に足すと線形的に増える変数の分類らしい。
a+a=2aを満たすもの?

温度T、量子数*重さ=N 体積V
X=V*N
(T X)は仕事の結果この状態になったという平衡状態を表すセットにすぎならしい。
温度を出す関数ではない。


羽根車の話。
NとVが不変の断熱された箱で羽根車をまわすと内部の温度は
早く回そうが遅く回そうが回し方に関係なく回した回数に比例して温度が決まるってことらしい?


仕事が行われた場合温度は以下のような変化を見せる
(T V N)→a(T` V` N)
途中経過はジュールの原理(エネルギー保存の法則の熱版?)
羽根車の例と同じ過程によらないのでaがいきなり求まる。
系がする仕事aはWと表す。

ランフォードの原理
T<T’ならば
(T X)→a(T` X)
→aは断熱過程でなされる仕事。
が存在するよう温度を決めることが出来る。
Xは変化しない。
X=V*NだからこれってVかNを変化できるってこと?

これは断熱された理想的な羽根車が温度を下げる方法がないということを示している。

ピストンを押したときとひっぱた時の仕事。
超ゆっくりピストンを引くような作業を
各瞬間熱平衡となり断熱準静過程と呼ばれる。
a.gと省略してい書く。

普通にひっぱたり押すと空気の乱れが起こり
内部の温度が平衡状態でなくなる。

仕事の結果
(T X)→a(T' X')があったとしても一般には
(T' X')→a(T X)が存在しない場合がある。
しかし片方は必ず存在する。
しかし
(T X)→a.g(T' X')があれば
(T' X')→a.g(T X)が存在する。
もちろんこの時仕事Wの反対-Wの仕事が行われる。




このレベルの講義を全部理解しおえても世間では一般常識レベル。
ようやく世間様のスタート地点なんだろうな。