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K.Tachibana
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C1 Lab.
シャルルの法則：体積は温度に比例：V/T=一定
ボイル・シャルルの法則：pV/T=一定
気体の状態方程式:pV=nRT
pV=m/MRT
| 向き | 熱サイクルの種類 | 性質や特色 | 応用例 | |
|---|---|---|---|---|
| 温度差 ⇒ 力学 | カルノーサイクル 1 ) 2 ) | 理論・受験（完全気体を仮定するので、計算が容易） | ||
| オットーサイクル | 火花点火式式容積型 内燃機関 （燃料＝ガソリン、プロパン、水素） （作動流体＝排気ガス＝二酸化炭素、水） | 自動車（ガソリンエンジン） タクシー（プロパンガスエンジン）、水素自動車（水素エンジン） | ||
| ディーゼルサイクル | 圧縮着火式容積型 内燃機関 （燃料＝軽油） （作動流体＝排気ガス＝ 二酸化炭素 、水） | バス・船（ディーゼルエンジン） | ||
| ランキンサイクル | 実在流体サイクル （流体＝水、 冷媒 ） | 蒸気機関・ 火力発電 3 ) ・原子力発電 | ||
| ブレイトンサイクル | オープンサイクル：燃料＝（灯油、軽油、化石燃料） クローズドサイクル：作動流体＝（ヘリウム） | 火力発電、複合発電 （タービンエンジン）・ジェット機（ジェットエンジン） * | ||
| アトキンソンサイクル | ||||
| クラウドサイクル | ||||
| スターリングサイクル | 外燃機関 | |||
| 力学 ⇒ 温度差 | 逆ランキンサイクル | 作動流体： 冷媒 （有機流体） | ヒートポンプ * （エアコン、冷蔵庫）・冷凍機 | |
| リンデサイクル 4 ) | 液化、酸素の製造 |
熱サイクルにはいろいろな種類があります 5 ) 。 エアコンや冷蔵庫の作動流体である冷媒は、 温室効果ガスになります。
効率化のために燃料にアンチノック剤などを添加
バイオマス燃料などが使える。
運転時の環境への懸念
廃棄時の環境への懸念
| kWh、 J | 関係式 | 示強性変数 | 示量性変数 | 物質量あたり マクロ |
粒子あたり ミクロ |
|---|---|---|---|---|---|
| 🧪 化学エネルギーG | ⊿G=⊿H-T⊿S | 化学ポテンシャル | 物質量〔mol〕 | アボガドロ数
NA |
|
| 🔥 熱エネルギー |
🖱
Q=
TS
RT
|
温度 T 〔K〕 | エントロピー S 〔J/K〕 | 気体定数 R 〔J/K・mol〕 | ボルツマン定数 kB 〔J/K |
| 💪 力学的エネルギー E | 🖱 W=pV | 圧力 p 〔Pa〕 | 体積 V 〔m3〕 | 理想気体のモル体積 x 〔L/mol〕 | |
| ⚡ 電気エネルギー E |
🖱
E=VQ
E=nFE
|
電圧 V 〔V〕 | 電気量 Q 〔C〕 | ファラデー定数 F 〔C/mol〕 | 電気素量 e 〔C〕 |
| 🌟 光エネルギー E | E=hν | 振動数 ν 〔Hz〕 | プランク定数 h 〔J・s〕 |
エネルギーは、相互に エネルギー変換できます。 エネルギーは保存則でなくなりませんが、有効な仕事として利用できるエネルギー（エクセルギー）の割合は減っていき、廃熱（アネルギー）の割合が増えていきます。 その意味で、熱エネルギーはエネルギーの廃棄物と言えます。
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