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問題文の(1)にQh、Qcはいすれも正の値と書いてあるので、
Qc/Qh(Qh分のQc)の値も正の値になります。
1−Qc/Qh＝1−(正の値)＜1
となり、常に熱効率が1より小さくなる(熱力学の第二法則)
ことを導かせたいのだと思います。
Physics
มัธยมปลาย
เคลียร์แล้ว
（3）の、1−Qh分のQc<1 がわかりません。お願いします。
数が十分
0
ステンフ
した熱量を求めよ。
球を水に入れると
(3) この水を利用して水力発電を行うとして,得られる出力 (仕事率) P〔W〕を求めよ。
ただし、水車の効率は50%とする。
<-> 129, 130
138 熱機関の効率装置Aは,絶対温度 T [K] の高温熱源か
ら熱量 On [J]を受け取って一部を仕事 W [J] として取り出すこと
ができ,熱量Qc [J] を絶対温度 Te [K] の低温熱源に放出する理想
的な熱機関である。
WHO SU
(1) 装置Aの内部エネルギーの変化はないものとして,Q, Qc, W
の間に成りたつ関係式を示せ。 Qb, Qc, W はいずれも正の値を
ZU
とるものとする。
高温熱源 Tw
Qu
装置A
Qc
低温熱源 Tc
W
(2) 装置Aの目的は仕事を取り出すことであり,より小さな熱量をより大きな仕事に変
換できると効率がよいといえる。 高温熱源からの熱を仕事に変換する熱効率 es を
QkQc を用いて表せ。
(3) 常に熱効率 e < 1 となることを (2)の結果を用いて説明せよ。
[16 奈良女子大改] 132
ヒント 134 30℃ で, 定規が示す 「3400mm｣ の長さは, 3400mm よりわずかに大きい。
135 (1) 水と鉄製容器の熱容量をそれぞれ求め,足しあわせる。
MERAS TO
136 10s から 50sまでは温度上昇がなく, 与えた熱量はすべて氷の融解熱に使われている。
137(1) 1m²の水の質量は 1.0×10kgである。
0601
138 (1) 装置Aが吸収した熱量はQnQc となる。
138
高温熱源から熱量 Qin を受け取って外部に仕事 W' をし, 低温熱源に熱量Qout を放出する熱機関に
ここがポイント
W' QinQout < 1 である。
おいては W'=QinQout の関係がある。 また,このときの熱効率は e=-
Qin
Qin
e=1 となる熱機関はない」というのが熱力学第二法則である。
9 (1) 熱力学第一法則 「⊿U=Q-W' (W' : 物体がした仕事)」 において, 装
置Aの内部エネルギーの変化は⊿U = 0, 装置Aが吸収した熱量Qは
248
邦台
On-Qc, 装置Aがした仕事 W' は W であるので
0=Qn-Qc-W
よって W=QnQc
(2) 熱効率の式 「e=in-bout」より
Qin
CA
Q-Qc
Qh
.635 FX+R** trgo.......
Qc
Qh
(3) 問題の条件より, Qh0, Qc0 であるから>0 となる。 よって,
(2) の結果である ◎式より
CA=
Qh-Qc
Qh
ゆえに,常に熱効率 ex<1 となる。
=1-
Qc
-
-<1
201
ギー
C
1 (1), (2) の結果より
W
と表せる。
63
CA=-
この式において ex>1 とする
とW>Qhとなる。 すなわち,
装置Aが高温熱源から受け取
った熱より外部にした仕事の
ほうが多いことになり, エネ
ルギー保存則に反する。 また,
ex=1 とすると W=Qh とな
る。 すなわち, 装置Aが高温
熱源から受け取った熱がすべ
て外部にした仕事になるので,
熱力学第二法則に反する。
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