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カルノーサイクル
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カルノーサイクルでは、 等温膨張→断熱膨張→等温圧縮→断熱圧縮というサイクルで仕事をするものですが、 いまいち原理がわかりません。 http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0280/contents/cont/063168.html のURLでアニメーションを見たのですが、なおわかりません。 １、高熱源に接触させるとピストンは膨張します。これは日常的にも沸騰させると空気は膨張するので理解できます。しかし、初期の状態でピストンと熱源の温度はまったく一緒なのですよね？ なのになぜ熱の移動が起きるのでしょうか？ すなわちピストン内部の温度が200度ならば、熱源も200度なのですよね？ それはぴったり200度すんぶんのくるいもなくなのですよね？なぜなら、参考書などをみても温度はT1のピストンをT1の熱源に接触させるみたいなことが書いてあるからです。 ２、アニメーションを見ると断熱台に接触しているときも、膨張していますが、なぜ膨張するのですか？ 熱をもらっていないのですよね？ なにもエネルギーをもらってないのに、ピストンが自発的に勝手に動き出しているようにしか見えないです。低熱源の時も同じです。これは、熱源に接触したときの余力？まだあまっている熱がピストンを膨張させているのでしょうか？そしてこれは、最終的には、ピストンを動かせないほどの内部エネルギーになったところで、温度の下降もストップするのでしょうか？ もしかしたら質問の意味伝わらないかもしれませんが、よろしくお願いします。
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(1)高熱源の温度をT2、低熱源の温度をT1とするカルノーサイクルの熱効率は 1 - (T1 /T2) と与えられることを示せ。ただし作業物質は理想気体とし、カルノーサイクルの高温、低温2つの等温過程において、作業物質がなす、あるいはなされる仕事は温度に比例することを既知としてよい(比例定数は高温、低温の2つの等温過程で共通)。 火力発電所について、 作業物質と、T2=700Kの高熱源と、T1=300Kの低熱源からなる熱サイクルと考える。この場合、熱サイクルが行う正味の仕事が得られる電力量となる。 (2)火力発電所における発電過程が可逆サイクルだと仮定し、熱効率を求めよ (3)火力発電所における過程は現実には不可逆サイクルである。この場合、(2)で求めた結果よりも大きいか、それとも小さいか (4)火力発電所の熱効率が40パーセントである場合を考える。1.0×10^5kWの電力を得るには毎秒何Jの熱量を作業物質に与えなければならないか (5)(4)で考えた状況においては、毎秒何Jの熱量が低熱源に捨てられるか 上記の問題について、(1)、(4)、(5)がわかりません。 （２）は熱効率(T2-T1) /T2で求め、 （３）はクラウジウスの定理より、不可逆過程の時、ΣQi / Ti < 0 より、(2)よりも小さくなる と考えました。 (2)(3)の確認も含め、(1)(4)(5)の解説をお願いします。
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表題のとおりです。 カルノーサイクルの最初のほうで高熱源（温度T1）から熱量を受けて等温膨張する。...サイクルの最後に断熱圧縮により温度上昇してT1になる。 とのことが，多くの書籍に書かれていますが，サイクルの最後にT1である動作流体に温度T1の熱源から熱量が移動できるのでしょうか？ 暗に蒸発など相変化を示しているのであれば，気体の状態方程式で解くことはできないのではないでしょうか？ よろしくお願いします。
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カルノーサイクルの断熱膨張の関係で解釈に困っています。 熱の出入りをたち、T1からT2まになるまで膨張させる時、 断熱より Q=0、 よって熱力学第一法則は dU=Q+Wより dU=W ここからがわかりません。 dU=Wより W_BC=dU_BC=nC_v(T2-T1) nC_v(T2-T1)<0 とありました。 内容としては熱の出入りをたって体積を膨張した分温度が下がることより この値が負になることもわかるのですが、 そもそも、 なんで断熱時に使われるモル比熱が 定積なのでしょうか。 体積が膨張しているわけですから定積ではないですよね？ ここの解釈がまったくもってわからず先に進めません。 断熱＝定積モル比熱を用いる という繋がりをわかりやすくおしえていただけませんでしょうか。
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