こんにちは。質問させてください。

質問

こんにちは。質問させてください。
色々な本に書かれていることを統合して自分なりにまとめてみて、以下のようになったのですが、何かおかしな点があれば教えてください。

理想的な空間ではなく、現実世界で、物体の持っているエネルギーはすべて仕事に変換される訳ではないのですよね。
つまり、仕事は変換されるたびに減っていき、やがて平均化されてしまう。
この変化の逆は決して起こらない（少ない仕事からたくさんの仕事をすることはない）
この、「平均化された仕事はもとには戻らない」ことを熱力学の第二法則というのでしょうか？
この法則があるから、「冷たいものが勝手に暖かくなることはない」（原子運動はやがて仕事をしなくなっていく）という高校物理の熱力学の第二法則の説明が出てきているのでしょうか？

なにが必要条件で、どちらが充分条件で、なにが広義でなにが狭義で、なにが補集合なのでしょうか。

んーわかりません！！つまりこれは三段論法で言って「物体の持っているエネルギーはすべて仕事に変換される訳ではないことを熱力学の第二法則と言う」とは言わないのでしょうか！？

回答No.1

agoraphobi · ベストアンサー

だいぶ混乱されているようですね。

いわゆる『熱力学第２法則』にはいくつかの表現がありますが、どれも

『平衡状態にある孤立系に対して、外部からの操作が内部束縛のオン／オフだけならば、系のエントロピーは決して減少することはない』

という孤立系についての『エントロピー増大則』を、異なる内部束縛をもつ孤立系に適用し、ひとつの部分系に着目して、そのエントロピーの性質について言い表したものです。

部分系を仕切るカベが、

１）可動・断熱・断物（＝物質を通さない）という条件では、ひとつの部分系に着目して、
「系に力学的仕事をしても、系のエントロピーを決して減少させることはできない。」
という定理が得られます。これも『エントロピー増大則』と言われることがあります。

２）不動・透熱（＝断熱でない）・断物という条件では、
「熱は高温の部分系から低温の部分系に移動し、全体系（孤立系）のエントロピーは減少しない。」
という定理が得られます。これはよく『熱は高温側から低温側に移動する』と表現されます。

３）サイクル過程に適用すると、クラウジウスの不等式が得られます。
また、クラウジウスの不等式を適用して、仕事を完全に熱に変換することはできても、逆に熱を仕事に変換することはできない（効率に原理的上限がある）、ということが導けます。

といっても、どの原理を基本的要請（数学で言えば公理）に採用するかによって、理論の組み立て方が違ってきますので注意を。
ここで完全な説明をすることは非常に面倒なので、公理的に熱力学を理解したいなら、ぜひ　清水明『熱力学の基礎』を読んでください。

お礼

おおもととなるのは、『エントロピー増大則』ということなのですね。

エントロピーという概念はただでさえ増大と減少をごっちゃにして考えがちなのにそれ以上のことはさらに難しいです…

ありがとうございました！