だんねつてきとポリトロピックの違い

断熱プロセスとマルチパーティプロセスの重要な違いは、断熱プロセスでは熱の移動が起こらないのに対し、マルチパーティプロセスでは熱の移動が起こることである...

断熱プロセスとマルチパーティプロセスの重要な違いは、断熱プロセスでは熱の移動が起こらないのに対し、マルチパーティプロセスでは熱の移動が起こることである。

化学では、宇宙を2つに分けて考えます。研究したい部分が「システム」、それ以外が「周辺環境」です。システムとは、生物であったり、反応容器であったり、あるいは細胞であったりする。システム間の相互作用や交換の種類によって、システムを区別することができます。システムは、オープンシステムとクローズドシステムの2つに分けることができる。物質やエネルギーがシステムの境界を越えることもある。交換されるエネルギーは、光、熱、音エネルギー、その他いくつかの形態があります。温度差によってシステムのエネルギーが変化することを、熱流の存在と呼ぶ。断熱過程と多段階過程は、系の熱移動に関係する熱力学的な過程である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 断熱性とは 3. 汎用性とは 4. 横並び比較 - 断熱性と汎用性のある表形式 5. まとめ

断熱的は何ですか？

断熱変化とは、熱の出入りがない変化のことです。この熱の移動の制限は、主に2つの方法で発生する。一つは、断熱材を使ったバウンダリーで、熱が入らないように、あるいは存在しないようにする方法です。例えば、デュワーフラスコの中で行う反応は断熱的です。次に、断熱プロセスが非常に速く起こるため、熱を伝える時間がないことです。

熱力学では、断熱的な変化をdQ=0（Qは熱エネルギー）で表すことができる。このような場合、圧力と温度には関係がある。したがって、断熱条件下では、圧力によって系が変化することになる。

例えば、雲の形成や大規模な対流の発生を考えてみてください。高地では、気圧が低い。空気が熱くなると、上昇する。外気の圧力が低いため、上昇した空気パックが膨張しようとするのです。膨張すると、空気の分子が働き、温度が変化する。そのため、温度が上がると下がってしまうのです。

図01: 断熱プロセスの例としての雲の形成

熱力学の原理では、エアパックのエネルギーは一定ですが、異なる形のエネルギーに変換することができます（膨張作業をしたり、温度を維持したりする）。しかし、外界との熱交換は行われない。また、同じ現象を空気の圧縮（ピストンなど）にも応用することができます。この場合、エアパックを圧縮すると、温度が上昇する。このような過程を断熱加熱・冷却という。

ポリトロピックは何ですか？

多変量解析は熱移動の際に行われるが、この過程では熱移動は可逆的である。

図02：炎天下で風船を膨らませるのは可変プロセスの一例

気体がこのような熱の移動を受ける場合、多人数プロセスでは以下の式が適用される。

PVn = 定数

ここで、P は圧力、V は体積、n は定数である。したがって、多変量気体の膨張・圧縮時には、PVを一定に保つために、系とその周囲の間で熱と仕事の交換が行われる。したがって、多変量解析は非断熱的なプロセスである。