熱力学

技術記事 熱力学

【クラウジウス-クラペイロンの式】を解説:蒸気圧と蒸発潜熱の関係式

2022/12/1  

(1)式のような蒸気圧と蒸発潜熱の関係式をクラウジウス-クラペイロンの式といい、理論的に導出可能な蒸気圧の推算式としてよく知られています。一方で実用的には、理論的に導出不可能であるAntoine式の方が推算精度が良いです。

技術記事 熱力学

【ギブス・デュエムの式】を解説:熱力学的健全性評価の基礎式

2022/12/1  

任意の状態量mについて成り立つ(1)式のような熱力学的な関係をギブス・デュエム(Gibbs–Duhem)の式といいます。応用的には熱力学的測定データの健全性の確認に使用されています。

技術記事 熱力学

【化学ポテンシャル】をわかりやすく解説:開放系への理論の拡張

2022/11/4  

実際の系では、外部から物質を出入りさせることは当たり前に行なう操作ですので、開放系にまで理論を拡張する必要があります。そこで、外部からの物質の出入りにより物質量が変化するように熱力学の第一法則を修正し、新たに化学ポテンシャルが定義されました。

技術記事 熱力学

孤立系・閉鎖系・開放系を解説:熱力学において取り扱う系の種類

2022/11/5  

熱力学の分野では、取り扱う対象を系といい、系に無関係なすべてを周囲(あるいは外部、外界、環境)といいます。取り扱う系の種類は孤立系・閉鎖系・開放系の大きく3つに分類されます。

技術記事 熱力学

【カルノーサイクル】をわかりやすく解説:最大効率の熱機関

2022/10/15  

カルノーサイクルは、2つの等温変化と2つの断熱変化を組み合わせたサイクルで、理論上最も熱効率が高いとされています。そのため熱機関を考えるうえでは、まずカルノーサイクルを勉強しベースとすることが多いでしょう。

技術記事 熱力学

【状態量】を解説:過去の経路に依存せず決まる物理量

2022/10/8  

ある系において、現在の状態が定まれば過去の変化や経路には依存せずに値が決まる物理量を状態量といいます。状態量は示強変数と示量変数の大きく2種類に分類できます。

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【熱力学第二法則】を解説:エネルギー変化の方向性を定義

2022/10/1  

熱力学第一法則は仕事と熱を含めたエネルギー保存則を示していました。しかしエネルギー保存則を満たしていれば、どのような現象も自由に起こり得る、ということではありません。世の中の現象(あるいはエネルギー変化)が起こり得る方向性が決まっていることを表した法則を熱力学第二法則といいます。

技術記事 熱力学

【熱力学第一法則】を解説:熱と仕事のエネルギー保存則

2022/10/8  

熱と仕事に着目したエネルギー保存則を熱力学の第一法則といいます。熱と仕事が互いに変換可能であり、熱も仕事もエネルギーの一形態だということを示した法則です。

技術記事 熱力学

【ボイル・シャルルの法則】を解説:理想気体の圧力・体積・温度に関する法則

2022/9/20  

ボイル・シャルルの法則は理想気体の圧力P、体積V、温度Tに関する法則です。ボイルの法則とシャルルの法則を両方合わせると、気体の体積は圧力に反比例し、温度に比例することがわかります。

技術記事 熱力学

理想気体の状態変化を解説:定容変化・定圧変化・等温変化・断熱変化

2022/10/15  

理想気体の状態変化は熱機関のサイクル等を考える上で非常に重要です。熱機関は様々な状態変化を組み合わせてサイクルを作ることで仕事を取り出しています。本記事では基本的な4つの状態変化である、定容変化、定圧変化、等温変化、断熱変化について解説します。

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【熱容量】を解説:比熱容量・モル熱容量・マイヤーの関係

2022/9/20  

物質の温度を単位温度(1K)だけ上昇させるのに必要な熱量を熱容量[J/K]といいます。熱容量は物質の種類や温度に依存し、熱容量が大きいほど温度変化させるのに必要な熱量が多くなることを意味します。

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【Unsymmetric-Electrolyte-NRTL】を解説:電解質の短距離相互作用をNRTLで表現

2022/11/30  

Unsymmetric-Electrolyte-NRTL(以下、UE-NRTL)とは長距離相互作用(イオンのクーロン力等)はPitzer-Debye-Hückelモデル(以下、PDHモデル)で表し、短距離相互作用はNRTLモデルで表すことで、電解質を含む系の活量係数を計算できるモデルです。

技術記事 熱力学

【Pitzer-Debye-Hückelモデル】を解説:ビリアル展開による短距離相互作用の考慮

2022/11/30  

Debye-Hückel理論を拡張し、イオン強度がより大きい系まで適用範囲を広げたモデルの1つがPitzer-Debye-Hückelモデルです。PDHモデルはイオン強度が0

技術記事 熱力学

【電解質モデル】を解説:イオンの相互作用をモデル化

2022/11/30  

液相でイオンを生成するような化合物を含む系を電解質系といいます。化学プラントにおいては酸やアルカリを扱うことはよくあるため、電解質系の気液平衡計算を精度よく行なうことは機器設計するうえで非常に重要です。

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【Debye-Hückelの理論】を解説:電解質溶液の活量係数計算式の基礎

2022/11/30  

Debye-Hückelの理論は1923年に発表された希薄強電解質溶液の活量係数を表わす理論です。現在実用的に使用されている電解質モデルはほとんど全てこのDebye-Hückelの理論をベースにして改良されてきたモデルです。

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