不可逆過程

質問

摩擦による熱の発生は不可逆過程であるといえるのですか？

回答No.2

siegmund

きちんとした議論は brogie さんの書かれているとおりです．

直感的には，床の上をすべらせた物体が摩擦で止まってしまうことを
考えてみれば明らかです．
これは，物体の並進運動エネルギーが熱エネルギーになった，
すなわち物体や床の分子のランダムな運動のエネルギーになった，
ということです．
この逆の過程は，分子のランダムな運動が突然方向がそろい，
床と物体の相互作用を通して物体全体の並進運動エネルギーになる，
つまり物体が勝手に動き出す，ということになります．

それはいかにも不自然でしょう．
したがって，摩擦による熱の発生は可逆ではありません．

回答No.1

brogie

発熱を伴なう現象は不可逆です。

物体をA点からB点まで移動し、その時加えた仕事（エネルギー）をW１とする。また、その時、発熱した熱エネルギーをQ１とする。

この熱エネルギーQ1で、物体をB点からA点まで戻すことが出来るなら可逆です。

しかし、この熱エネルギーQ１で、熱機関を動かし、出力エネルギーをW２とする。熱機関は必ず、低熱源へQ2の熱エネルギーを排出しなければなりません。Q2は０にはなりません。

従って、Q1－Q2がエネルギーW2になります。
式を書くと次のようになります。

W1＝Q1
W2＝Q1－Q2
Q2＝０ではない。

故に、
W1　＞　W2
です。

元に戻すには、W1－W2　＝　Q2だけのエネルギーが足りません。
元には、戻せません。従って、この現象は不可逆です。

Q2=0になると、100％の熱機関が可能になります。「100%の熱機関は不可能である」これを熱力学第２法則といいます。

熱機関の効率＝（Q1-Q2)/Q1

では（＾＾）

お礼

とても親切に教えていただいて本当にありがとうございました。