|
熱力学第二法則（ねつりきがくだいにほうそく、）は、エネルギーの移動の方向とエネルギーの質に関する法則である。またエントロピーという概念に密接に関係するものである。この法則は科学者ごとにさまざまな言葉で表現されているが、どの表現もほぼ同じことを示している。 例えば、電気エネルギーが電熱線を使って熱エネルギーに変換するが、電熱線に熱エネルギーを与えても、電気エネルギーには変換しないことは経験上知られている。つまり、電気エネルギーは質の高いエネルギーであるが、熱エネルギーの質は低い。 == 法則の表現 == この法則には様々な表現がある。 ; クラウジウスの法則 : 低温の熱源から高温の熱源に正の熱を移す際に、他に何の変化もおこさないようにすることはできない。 ; トムソンの法則あるいはケルビンの法則 : 一つの熱源から正の熱を受け取り、これを全て仕事に変える以外に，他に何の変化もおこさないようにするサイクルは存在しない。 ; オストヴァルトの原理 : ただ一つの熱源から正の熱を受け取って働き続ける熱機関（第二種永久機関）は実現不可能である。 ; クラウジウスの不等式 : ''n''個の熱源を考え、温度''Ti''の熱源''i''(1≤''i''≤''n'')から''Qi''の熱を受け取り、その総和分の仕事をするサイクルを作ると、である（''i''→∞の極限を考えると、熱源の温度を''Te''、受け取る熱を''Q''とすれば）。 ; エントロピー増大則 : 断熱系において不可逆変化が生じた場合、その系のエントロピーは増大する。 これらの表現は全て同値である。まず、オストヴァルトの原理はトムソンの法則と全く同じ主張をしている。クラウジウスの法則とトムソンの法則は、それぞれの反例となるサイクルを認めると、カルノーサイクルとの合成サイクルを作ることにより互いの反例が生じてしまう。つまり対偶を示すことにより同値であることが示せる。クラウジウスの不等式はカルノーサイクルを連結し合成サイクルを作ることによって、トムソンの法則と、それより導かれるカルノーの定理を用いて示せ、またクラウジウスの不等式において''n''=1としたものはトムソンの法則そのものである。熱力学では伝統的にはクラウジウスの不等式を用いてエントロピーを定義し、それが増大することが証明されるが、エントロピーを他の方法を用いて定義し、かつエントロピー増大則を原理として認めれば、他の諸原理を示すことができる。これは拡散問題とも密接に通じているが深く模索した国内の学者はすくない。 抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア（Wikipedia）』 ■ウィキペディアで「熱力学第二法則」の詳細全文を読む 英語版ウィキペディアに対照対訳語「 Second law of thermodynamics 」があります。 スポンサード リンク
|