• 締切済み

熱効率 正味のしごとで考える理由

物理の問題で、熱効率を求める際に、1サイクル中の仕事を考える場合、単純に1サイクル中に外部にした仕事の部分だけを取り出して考えてはダメで、この値から、1サイクル中に仕事をされた仕事を引いてもとめた値を、熱効率では仕事と考えるなぜなのでしょうか?よく参考書などでは正味の仕事と表現されているところだと思うのですが、どうしても、1サイクル中外部にした正の仕事をそのまま仕事として熱効率を求めてはダメということが腑に落ちません。このように考える理由を教えてください。よろしくお願いします

  • oge
  • お礼率24% (36/149)

みんなの回答

  • chiha2525
  • ベストアンサー率10% (245/2384)
回答No.2

このクルマは1Lで30km走ったけど、地球が自転している分を加えて300km移動したことになる。なので燃費は300km/Lだ、と言ってるのと同じことになるからでは?

回答No.1

回答をお急ぎのようですが、質問文が判然としません。 1.1サイクルとは、どんなサイクルをお考えなのか? 2.この値から、1サイクル中に仕事をされた仕事を引いてもとめた値を、熱効率では仕事と考える? 特に2.に関して、具体的なイメージが湧きません。 熱効率とは、発生させた熱が目的としていた仕事にどれだけ使われ、目的外の仕事=損失がどれ程生じたのかを表す場合に使われ、 [目的とする仕事量÷発生熱量]・・・エネルギー量換算値 で表すのが普通です。 この数値が低い程熱効率が悪いと判定します。

oge
質問者

補足

補足して説明させていただきます。 http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1078164675 この質問者様と同じような疑問なのですが、1サイクルの間に体積が増える過程が含まれるような場合に、その間に外部にした仕事を、そのまま熱効率の式の仕事の部分に代入すると間違いとなってしまい、正しくは、1サイクルの間に体積が増えた後、体積がもとにもどる過程で外部からされた仕事の分を、体積が増えるときに外部にした仕事から差し引いた値を、正味の仕事として熱効率を考えなければならない理由が分かりません。なぜ、体積がもどるとき外部からされた仕事をひいて考えなければならないのでしょうか?

関連するQ&A

  • 熱効率 正味のしごとで考える理由

    物理の問題で、熱効率を求める際に、1サイクル中の仕事を考える場合、単純に1サイクル中に外部にした仕事の部分だけを取り出して考えてはダメで、この値から、1サイクル中に仕事をされた仕事を引いてもとめた値を、熱効率では仕事と考えるなぜなのでしょうか?よく参考書などでは正味の仕事と表現されているところだと思うのですが、どうしても、1サイクル中外部にした正の仕事をそのまま仕事として熱効率を求めてはダメということが腑に落ちません。このように考える理由を教えてください。よろしくお願いします。

  • 熱効率 正味のしごとで考える理由

    物理の熱効率で、1サイクルの間に吸収した熱量のうち、どれだけ外部への仕事に変換できたを示すのが熱効率だと思うのですが(間違っていたら指摘してください)このとき、仕事については、どの参考書などでも、正味の仕事で考えるとかいてありました。しかし、外部に対してどれくらい仕事をしたかということなら、した仕事からされた仕事を引いて求めた正味の仕事で考える理由が分かりません、単純にした仕事だけで考えるべきなのではないでしょうか?正味の仕事で考えるのが、熱効率の定義と、言ってしまえばそれまでなのですが、どうもしっくりきません。正味の仕事で考えなければならない理由を教えてください。回答よろしくお願いします。

  • 理論熱効率 正味平均有効圧 エンジンの原理

    1.理論熱効率と正味熱効率との間に大きな差異があるのは何故なのでしょうか。理論と実際が違うというのは考えられるのですが、何が原因でそうなるのかが分かりません。燃焼したときのエンジン自体の膨張もあるのでしょうか。 2.正味平均有効圧はエンジンの回転速度に関わらず一定の値になるはずですが、実際のグラフでは山形の曲線になってしまうのですが何故でしょうか。 3.エンジンの原理について詳しく解説されているサイトがありましたら、教えてください。

  • カルノーサイクル 熱効率 1以下?

    よろしくお願いします。 「カルノーサイクルの熱効率は1以下である。」という表現をよく見かけるのですが、カルノーサイクルというのは、理想のエネルギーの流れ(熱効率=1)であり、熱効率が1未満の場合はカルノーサイクルとは言わないのではないでしょうか?

  • 熱機関の効率の問題

    ・問題 シリンダー内の熱機関を状態A→B→C→Dと1サイクル回したとき, A→B,B→C,C→Aそれぞれの過程で吸収する熱がQ(A→B)>0,Q(B→C)=0,Q(C→A)<0,気体が外部にした仕事がW(A→B)>0,W(B→C)=0,W(C→A)<0のとき,熱効率を求めよ。 上の問題で,熱効率はW(A→B)+W(C→A) / Q(A→B) というふうに描いてありました。負の仕事も熱効率の式に入れていいのでしょうか?熱効率の定義の分子は「気体が外部にした仕事」であったはずで,分母同様,負となる数は無視して計算するのかと思っていました。そうなる理由を教えていただけないでしょうか?

  • 汽力発電所の熱効率

    汽力発電所の熱効率を高めるには タービン入口蒸気の温度と圧力をあげる 復水器内蒸気圧力を下げる 再生サイクルや再熱サイクルを採用する などの条件があります。 教科書には温度-エントロピー図を用いて 上の内容を説明していましたが、 どのような物理現象で熱効率が高くなっているのか分かりません。 ボイラの中に投入される燃料の種類や量、 酸素の温度や圧力、量などによって 生じている化学反応の種類や頻度も変化し、 その結果がタービン入口蒸気の温度と圧力に 影響するのだと思うのですが… 参考になる文献やWeb、経験則など どのような情報でもかまいませんので、 皆様よろしくお願いいたします。

  • 熱機関の効率

    サイクルの熱機関の効率η=W/Q2=(Q2-Q1)/Q2 W:した仕事 Q2:加えた熱 Q1:捨てた熱 となっているのですがここでW/Q2=(Q2-Q1)/Q2となるのはW=(Q2-Q1)のときですよね。 ここについてなのですが、本には熱力学第一法則からW=(Q2-Q1)を 導いています。第一法則は ΔU=(系に加えた熱)+(系に加えた仕事) で、 W=(Q2-Q1)は (系に加えた熱)-(系がした仕事)=0から出しているので η=(Q2-Q1)/Q2となるのは可逆サイクルのときだけ、ということでいいのですか?

  • 熱機関の効率などに関する質問です。

    熱機関の効率に関する質問です。 物理学(改定版)という本で以下のような記述がありました。 『2つの熱源T_1,T_2(温度で熱源そのものを示すことにする)のあいだで働くものを考え、それをEと名づけよう。Eは高温熱源T_2から熱Q_2をとり、外にWだけの仕事をして、Q_1だけの熱を低熱源T_1に与えて1サイクルを終えるものとする。いま、同じ熱源で働き、1サイクルでWだけの仕事を要するカルノー冷凍機E_0を用意し、これをEと連結し、Eがする仕事WでこのE_0を運転することにする。E_0はT_1からQ_01だけの熱をとりQ_02だけの熱をT₂に与える。 (中略) EとE_0の効率をη,η_0とすると、 η=W/Q_2,η_0=W/Q_02 であるから、 Eが可逆機関なら η=η_0=(T_2‐T_1)/T_2 Eが不可逆機関なら η<η_0=(T_2‐T_1)/T_2 ということになる。つまり、2つの熱源T_1,T_2のあいだで働く可逆熱機関の効率はすべて(T_2‐T_1)/T_2に等しく、不可逆熱機関の効率は必ずこれより小さい。』 ここでいくつか質問があります。 質問(1) カルノー冷凍機E_0の効率が η_0=W/Q_02 となるのはどうしてですか?カルノー冷凍機の場合の熱効率の定義がわかりません。 質問(2) 『Eが可逆機関なら η=η_0=(T_2‐T_1)/T_2 Eが不可逆機関なら η<η_0=(T_2‐T_1)/T_2 ということになる。つまり、2つの熱源T_1,T_2のあいだで働く可逆熱機関の効率はすべて(T_2‐T_1)/T_2に等しく、不可逆熱機関の効率は必ずこれより小さい』 となるのはどうしてなのでしょうか? どうかよろしくお願いします。

  • re:5374013 サイクルの最大効率と異なるサイクルの効率の比較について

    質問番号:5374013 http://oshiete1.goo.ne.jp/qa5374013.html に関して解答を書いている間に締め切られてしまいましたので、あらたに質問として起こします。 熱力学でサイクルの効率を考えるとき、熱効率は η=W/Q1 (Q1:吸熱) で定義されます。ここでエネルギーの保存則 W = Q2 - Q1 (Q2:放熱 Q1:吸熱) を使うと熱効率は η=W/Q1=1-Q2/Q1 と書くことができます。 ここで、このエネルギー保存の式がサイクルの可逆不可逆によらず成立しているとしてしまうと、不可逆のカルノーサイクルの効率も最大効率になってしまいます。わかりやすく、不可逆が断熱過程にあるとして等温過程を可逆とするとQ1, Q2は全体が可逆なカルノーサイクルと正確に等しいですから。したがって、このエネルギー保存の式は不可逆過程では成り立たず、散逸するエネルギーをδQとして Q1-Q2 = W + δQ > W と修正する必要があります。 不可逆過程が存在する場合、サイクルが完全に元に戻っているとすると、外部のどこかにエントロピー生成があるはずです。不可逆過程では熱源も外部も含めた全体を一つの孤立系として、全体のエントロピーが増大しないといけませんから。したがって、このエントロピー生成によって生じた束縛エネルギーがδQに対応するはずです。 前置きはこのくらいにして、本題に入ることにします。 少し考えてみるとカルノーサイクルとほかのサイクル、たとえば、オットーサイクルの効率を比較するというのは結構厄介な問題だということに気がつきます。 可逆カルノーのサイクルに限っても、T1=500Kに固定したとしてT2=400KとT2=100KではT2=100Kの方が効率がいいですが、どちらも熱力学的な意味では最大効率です。 オットーサイクルにしても、四つの温度をどう設定するかで効率の値は変わってきますが、全過程が可逆であればそれは値の大小によらず全て熱力学的な意味では最大効率です。 なので、可逆サイクルであっても条件の設定によって最大効率のときの効率の値は変わってしまいますから、異なるサイクルの効率を比較する場合、条件を対等にして比較しないと意味がないことになります。そこで、この対等な条件という物を模索しないといけないのですが、これがどうにもわからないのです。結局考えてみても、Q1, Q2の値が等しいという条件で外に取り出せるWの大小を比較するしかないように思うのですが、そうすると、可逆サイクルではW=Q1-Q2が成り立つので、可逆であればすべてのサイクルの効率は等しいという結論になってしまいます。 よくみるカルノーサイクルとオットーサイクルの効率の比較では、オットーサイクルの最高温度、最低温度をカルノーサイクルの熱源の温度に等しく置いています。こうすると、オットーサイクルのTS線図がカルノーサイクルのTS線図の中にすっぽり入ってしまうのでオットーサイクルのほうが効率が低いことになるのですが、これは、 「オットーサイクルの最高温度、最低温度をカルノーサイクルの熱源の温度に等しく置く」 という新たな条件を付加したうえでの比較なので、熱力学的な最大効率とは無関係と思われます。 以上を踏まえまして、異なるサイクル間の熱力学的な意味での効率の比較について、ご意見を賜りたいと思います。

  • 高校物理の熱効率について質問です。

    熱効率を表す式=外へした正味の仕事W/純粋な投入率  そしてW=Q1-Q2という式がありますよね(Q1=純粋な投入熱、Q2=外へ捨てる排熱) で例えばQ1=12PV Q2=-10PVであったとします。 その場合、Q1-Q2=2PVになってました、これがまず納得できません。 なぜQ2の値は負なのに、-Q2が負になるんでしょうか?どう考えても正です。 もし、外へ捨てる排熱Q2は熱の大きさを表すのであれば納得できます。 でも今回はQ2が-10PVと確定してるからいいですが、もしQ2がPV(T1-T2)と表されており(T1<T2) そしてその場合は、-Q2=PV(T2-T1)となってました これおかしいですよね、だってPV(T1-T2)は負なんですから、-Q2=PV(T1-T2)と表すべきです。 そうでないと、Q2=-10PVのとき、-Q2=10PVになります。 これはどうしてですか?全く納得できなくて困っています