質問: 断熱圧縮は等エントロピー変化で、等エンタルピー変化とならないのはなぜ? モリエル線図(p-h線図)で冷凍サイクルの勉強をしています。 圧縮機における圧縮はごく短時間で行われ、外部との熱のやり取りがほとんど行われず断熱圧縮とみなせるため、エントロピーの定義式 s=∫dq/t においてdq≒0とし、エントロピー一定の変化を起こすということは分かりました。 http://www.jsrae.or.jp/e-learning/saikuru2/saikuru2.html ここで疑問なのは、 熱のやり取りがないのに、なぜ、エンタルピーは増加するのでしょうか? 圧縮時に外界から受ける仕事がエンタルピーの増加につながっているとも考えたのですが、熱の授受がないと仮定しているので、仕事のエネルギーがどこに保存されているのか説明がつきません。 圧縮による仕事はどこへ行ってしまったのでしょうか? また、膨張弁では、仕事もせず熱も出入りしないため、等エンタルピー変化を起こすようですが、これも断熱変化、および、等エントロピー変化と考えられるのでしょうか? 熱力学初心者なので、用語の理解が間違っているかもしれませんのでご指摘お願いします。
回答: モリエル線図なんて初めて聞きましたが・・・。 >熱のやり取りがないのに、なぜ、エンタルピーは増加するのでしょうか? 熱のやり取りがなければエンタルピーは変化しない(or減少する)と思っていないとこういう疑問は出てこないと思いますが、何故そう思ったのでしょうか? とりあえず、可逆過程ならば、dh=tds+vdpとなります。エントロピーが一定なら(ds=0)、dh=vdpより、圧力の増加とともにエンタルピーも増加しますね。 >圧縮による仕事はどこへ行ってしまったのでしょうか? 内部エネルギーです。実際、温度が上昇してるんですよね。 >また、膨張弁では、仕事もせず熱も出入りしないため、等エンタルピー変化を起こすようですが、これも断熱変化、および、等エントロピー変化と考えられるのでしょうか? 膨張弁の構造を知らないのですが、(圧力を保った)低圧の空間に一定の圧力で気体を"押し出す"ような過程であれば、断熱変化ですが、エントロピーは上昇します。(不可逆過程なので)