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熱力学的プロセスの種類と例
の 熱力学的プロセス それらは、熱（エネルギー）の流れを伴う物理的または化学的現象、またはシステムとその周辺との間の働きです。熱について話すとき、合理的に火のイメージを頭に浮かぶようになります。それは、多くの熱エネルギーを放出するプロセスの卓越した表現です。.
システムは巨視的（電車、ロケット、火山）でも微視的（原子、バクテリア、分子、量子ドットなど）でもかまいません。これは宇宙に出入りする熱や仕事を考慮するために宇宙の他の部分から切り離されています.
しかしながら、熱流が存在するだけでなく、システムは、考慮される現象に応答してそれらの環境のある変数に変化を生じさせることもできる。熱力学の法則によると、物質とエネルギーが常に保存されるように、応答と熱の間に補償がなければなりません。.
上記は巨視的および微視的システムに有効です。最初と最後の違いは、エネルギー状態を定義するために考慮される変数です（本質的に、最初と最後）。.
ただし、熱力学モデルは、システムの圧力、体積、温度などの変数を制御し、これらの定数の一部を他の要素の効果を調べるために保持することによって、両方の世界を結び付けることを目的としています。.
この近似を可能にする最初のモデルは理想気体のそれであり（PV = nRT）、ここでnはモル数であり、体積Vの間で分割するとモル体積が得られる。.
次に、これらの変数に応じてシステム周辺の変化を表現すると、他のものは作業（PV = W）として定義でき、機械や工業プロセスには欠かせません。.
他方では、別の種類の熱力学的変数が化学現象にとってより重要である。これらはエネルギーの放出または吸収に直接関係しており、分子の固有の性質に依存しています。リンクの形成と種類.
索引
- 1熱力学過程における系と現象
- 1.1物理的および化学的現象
- 1.2物理現象の例
- 1.3化学現象の例
- 2熱力学過程の種類と例
- 2.1断熱プロセス
- 2.2等温プロセス
- 2.3等圧プロセス
- 2.4アイソコーリックプロセス
- 3参考文献
熱力学過程における系と現象
上の図では、閉、開、断熱の3種類のシステムが表されています。.
閉鎖系では、それとその周囲との間で物質の移動がないので、物質は出入りできない。しかしながら、エネルギーは箱の境界を越えることができます。言い換えれば、F現象はエネルギーを解放または吸収することができ、したがってボックスを超えているものを変更することができます。.
一方、オープンシステムでは、システムの範囲に点線が表示されます。つまり、エネルギーと物質の両方がこの環境と周囲の間を行き来する可能性があります。.
最後に、孤立したシステムでは、それと周囲との間の物質とエネルギーの交換はゼロです。このため、画像内の3番目のボックスはバブルで囲まれています。周囲は宇宙の残りの部分であり得ること、そして研究はシステムの範囲をどれだけ考慮するべきかを定義するものであることを明確にすることが必要です.
物理的および化学的現象
具体的には現象Fとは何ですか？文字Fで示され、黄色の丸で囲まれている現象は、起こる変化であり、物質の物理的な修正、またはその変換になります。.
違いは何ですか？簡潔に言うと、最初のリンクは壊れたり新しいリンクを作成したりしませんが、2番目のリンクは壊れません.
したがって、熱力学的プロセスは、現象が物理的なものか化学的なものかに応じて考慮することができます。しかしながら、両者は共通して何らかの分子的または原子的性質の変化を有する。.
物理現象の例
鍋の中で水を加熱すると、その蒸気の圧力が大気圧と等しくなるまで分子間の衝突が増加し、それから液体から気体への相変化が起こります。言い換えれば：水が蒸発する.
ここで水分子はそれらの結合のいずれも破壊していません、しかしそれらはエネルギー変化を経験します。または同じこと、水の内部エネルギーUが変更されている.
この場合の熱力学変数は何ですか？大気圧P前者, 調理用ガスの燃焼により発生する温度と水の量.
大気圧は一定ですが、水の温度は一定ではありません。なぜなら、その分子は宇宙で膨張するからです。これは、同重体過程における物理現象の一例です。つまり、定圧の熱力学系.
あなたが圧力鍋の中にいくつかの豆と一緒に水を入れるとどうなりますか？この場合、（穀物を調理するときに圧力が解放されない限り）体積は一定のままであるが、圧力および温度は変化する。.
これは、生成されたガスが逃げることができず、ポットの壁と液体の表面で回転するためです。私たちはもう一つの物理現象について話していますが、アイソコリックプロセスの中で.
化学現象の例
分子構造や原子構造などの微視的要因に固有の熱力学的変数があることが言及されました。これらの変数は何ですか？ギブスのエンタルピー（H）、エントロピー（S）、内部エネルギー（U）、および自由エネルギー（S）.
物質のこれらの固有の変数は、選択された数学的モデル（一般的には理想的なガスモデル）に従って、巨視的な熱力学的変数（Ｐ、ＴおよびＶ）に関して定義され表現される。この熱力学的研究のおかげで、化学現象を研究することができます。.
例えば、タイプA + B => Cの化学反応を調べたいのですが、反応は70℃の温度でのみ起こります。さらに、100℃を超える温度では、Cを生成する代わりにDが生成されます。.
これらの条件下では、反応器（反応が行われるアセンブリ）は約７０℃の一定温度を保証しなければならないので、プロセスは等温である。.
熱力学過程の種類と例
断熱プロセス
それらは、システムとその周辺との間に正味の移動がないものです。これは長期的には孤立したシステム（バブルの内側の箱）によって保証されています。.
例
この一例は熱量計で、化学反応（燃焼、溶解、酸化など）から放出または吸収される熱量を決定します。.
物理現象の中には、ピストンにかかる圧力によって熱いガスを発生させる動きがあります。同様に、気流が地表を押すと、膨張を強いられるため温度が上昇します。.
一方、もう一方の表面が気体で密度が低い場合、圧力が高いと温度が下がり、粒子が強制的に凝縮します。.
断熱プロセスは、より低い熱損失がより低い性能を意味し、それがコストに反映されるという多くの工業プロセスにとって理想的である。そのように考えるためには、熱の流れがゼロであるか、または入る熱の量がシステムに入る量と等しくなければなりません。.
等温プロセス
等温プロセスは、システムの温度が一定に保たれるすべてのプロセスです。これは仕事をすることによって行われるので、他の変数（PとV）は時間とともに変化します。.
例
この種の熱力学的プロセスの例は無数にある。本質的に、多くの細胞活性は一定の温度（細胞膜を通るイオンと水の交換）で起こる。化学反応の中では、熱平衡を確立するものはすべて等温過程と見なされます。.
人間の代謝は、広範囲の化学反応を通して一定の体温（約37℃）を維持することに成功しています。これは食物から得られるエネルギーのおかげで達成されます.
相変化もまた等温過程である。例えば、液体が凍結するとそれは熱を放出し、完全に固相になるまで温度が下がるのを防ぐ。これが起こると、固体はもはやエネルギーを放出しないので、温度は下がり続けることができます.
理想的なガスを含むシステムでは、内部エネルギーUの変化はゼロであるため、すべての熱は仕事を実行するために使用されます。.
等圧プロセス
これらのプロセスでは、システム内の圧力は一定に保たれ、その体積と温度が変化します。一般に、それらは大気に開放されている系、または圧力の増大を打ち消すために体積の増大によって限界が変形する可能性がある閉鎖系で起こり得る。.
例
エンジン内部のシリンダーでは、ガスが加熱されるとピストンを押し、システムの容積を変更します.
そうでない場合、システムはシリンダの壁上のガス種の衝突を減らす方法がないので、圧力は増加するだろう。.
アイソコリックプロセス
等容性プロセスでは、体積は一定のままである。システムが作業を生成しない（W = 0）ものと見なすこともできます。.
基本的に、それらは、撹拌を伴うか否かにかかわらず、任意の容器内で研究される物理的または化学的現象です。.
例
これらの方法の例は、とりわけ、食品の調理、コーヒーの調製、アイスクリームのボトルの冷却、糖の結晶化、少量の可溶性沈殿物の溶解、イオン交換クロマトグラフィーである。.
参考文献
- ジョーンズ、Andrew Zimmerman。 （2016年9月17日）熱力学的プロセスとは撮影者：thoughtco.com
- Ｊ．ウィルクス。 （2014）熱力学的プロセス[PDF]撮影場所：ourses.washington.edu
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- ランバート。 （2006）。熱力学の第二法則撮影者：entropysite.oxy.edu
- 15熱力学。 [PDF]撮影元：wright.edu