9.1.- 熱力学の基礎と基本概念

熱力学は、モデル化されていない実在のシステムを実験的手法で研究する現象学の中の物理学の一分野です。その結果、それらは近似と変数の測定によって実験的に定義されています。

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マクロ的には、熱力学系は変数によって定義される。熱力学的変数を多数測定することができますが、システムを一意に決定するためには、状態関数である1つの数値だけが必要です。圧力、体積、温度、エントロピー、エンタルピーは最も重要な状態変数の一つです。

熱力学的変数の変更に伴い、物質の集合状態の変化が起こる。凝集の基本的な状態は固体、液体、気体であり、それぞれの元素や化合物には、状態変化が起こる圧力や温度の条件があります。

実際の熱力学系とその状態変化を単純化するために、理想的なガスモデルの概念が導入されました。それらは理想気体の方程式で定義されています。同様に、理想的な非圧縮性液体に近似します。

液体を含む閉系では、液体とその気相の間に熱力学的なバランスが存在します。平衡状態にある系の圧力と温度の進化が蒸気圧の曲線を定義し、既存の状態を飽和状態と呼ぶ。この進化から、温度-圧力線図が表現されます。

これらの概念の研究は、水に基本的に適用され、実際には非常に重要です。例えば、理想的な水分レベル、物質の収縮と膨張の仕様は、その後、タービン、ノズル、蒸気機関などの実際の熱機械に適用され、運転状態を評価するために使用されます。

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