熱力学– category –

T-S線図はP-V線図よりもなじみが薄いかたも多いかと思いますが、実はT-S線図を使うと熱サイクルの効率がなぜ低下するかを視覚的に知ることができます。 このページではカルノーサイクルの特徴を簡単におさらいした後、カルノーサイクルがT-S線図ではきれい...

熱力学第二法則であるエントロピー増大の法則はとても有名です。 このエントロピー増大の法則は「低温から高温に熱は移動しない」という当たり前の経験（クラウジウスの法則）から4ステップ程度で簡単に導くことができます。 このページではクラウジウスの...

モリエル線図（p-h線図）とは、エアコン（空調設備）の冷媒サイクルを表す図です。 冷媒の動きをモリエル線図上でプロットできれば、エアコンの冷房能力などを視覚的に知ることができます。 このページでは、モリエル線図の基本的な見方の紹介と、冷房運転...

「ジュール・トムソン効果」と聞いて、「ただ気体が膨張するだけでしょ？」と考えていませんか？ 普通、気体が膨張すると直感的には温度下がると思い込みがちですが、ジュール・トムソン効果は気体の膨張時でも温度が上がりえます。 このページではジュー...

エントロピー増大の法則は有名ですが、熱浴がある場合は使えません。普通の環境（水中など）での反応性を知りたい化学者にとってはギブズエネルギーの方が扱いやすい指標です。 また、アポロ計画の月着陸船には燃料電池が使用されましたが、この燃料電池が...

化学で熱力学を勉強していると、「内部圧」という言葉に出会うことがあります。 「圧力」とは異なる「内部圧」をなぜ扱うか分かりますか？実は内部エネルギーの変数の取り方にポイントがあります。 このページでは内部圧の定義から始めて、分子動力学シミ...

熱力学でつまづくポイントの一つに「自然な変数」があります。 例えば、内部エネルギーの「自然な変数」はエントロピー$S$と体積$V$ですが、皆さんは内部エネルギーがこの変数の組み合わせでないと表せないと勘違いしていませんか？もちろん、実際には内部...

MDでは通常の運動方程式（$ma=F$）に従うだけでは、温度一定のシミュレーションはできません。 このページではMDでよく用いられる能勢・フーバー法（NVT一定）のアルゴリズムを確認し、実際に単原子分子に対して分子動力学シミュレーションを行った結果を...

水分子などの分子動力学シミュレーション（MD）はヘリウムなどの単原子分子に比べてアルゴリズムの難易度が上がります。 しかし、MDでは水分子やタンパク質といった「形」があるもののシミュレーションのほうが単原子状分子のものよりも圧倒的に多いでしょ...

分子動力学シミュレーション（MD）は化学のシミュレーションの中でもかなりメジャーな方法です。タンパク質のダイナミックな動きをシミュレーションしたMDを見た方も多いのではないでしょうか？ MDは古典力学に則るだけと思われがちですが、精度よくシミュ...