断熱壁

理論熱力学では、尊敬される著者によって伝達される熱量の定義に対するアプローチが異なっている。主な考え方は2つある。1つは主に経験的な観点（ここでは熱力学的流れと呼ぶ）からで、熱伝達は特定の巨視的メカニズムによってのみ起こると定義する。大まかに言えば、このアプローチは歴史的に古い。もう1つ（ここでは力学的流れと呼ぶ）は主に理論的な観点からで、2つの物体または閉鎖系間の巨視的仕事としてのエネルギー伝達がプロセスについて決定された後の残余量として定義し、エネルギー保存の法則または閉鎖系に対する熱力学第一法則に適合させる。このアプローチは20世紀に発展したが、19世紀にも部分的に現れていた。^{[ 2 ]}

著者であるブッフダール、カレン、ハーゼは、断熱壁を通過する熱放射やコヒーレント放射については一切言及していない。カラテオドリは、非コヒーレントな熱放射に関する問題について明確に論じており、コヒーレントなレーザー光の実用的な可能性についてはおそらく知らなかったのだろう。カラテオドリは1909年に、こうした疑問には答えないと述べている。

熱力学的な思考の流れにおいては、断熱壁の定義において、経験的温度の概念が熱伝達の概念と協調的に前提とされている。^{[ 7 ]}

機械的な思考の流れにおいては、断熱壁がどのように定義されるかが重要となる。

カラテオドリのプレゼンテーションでは、断熱壁の定義が熱や温度の概念に決して依存しないことが不可欠です。^{[ 9 ]}これは、慎重な言葉遣いと、エネルギーの伝達を仕事としてのみ参照することによって達成されます。ブッフダールも同様に慎重です。^{[ 12 ]}それにもかかわらず、カラテオドリは、熱のみを透過する、つまり仕事と物質を透過しないが、何らかの特定されていない方法でエネルギーを透過する壁の存在を明示的に仮定しています。このことから、熱は熱のみを透過する壁を介して伝達されるエネルギーであり、そのような壁は定義されていない仮定された原始要素として存在すると推論しても許されるかもしれません。

広く引用されているカレンの発表^{[ 1 ]}では、断熱壁の概念は、熱伝導率の低い壁の極限として導入されています。カレンはここで温度について明示的に言及していませんが、夏の日に行われた氷の融解実験の場合を考察しており、読者は周囲の温度がより高いと推測するかもしれません。しかし、厳密な定義となると、カレンはこの導入的な説明を使用しません。彼は最終的に、カラテオドリと同様に、エネルギーを仕事としてのみ伝達し、物質を伝達しない断熱囲いを定義づけます。したがって、彼は熱を、仕事以外の方法で閉じたシステムの境界を越えて伝達されるエネルギーとして定義します。

例えばカラテオドリが提案し、例えばカレンが用いたように、断熱壁の好ましい例としてデュワー瓶が挙げられる。デュワー瓶は剛性の壁を持つ。しかしながら、カラテオドリは、断熱壁は柔軟であると想定し、壁を横切って仕事が伝達されるプロセスが行われない限り、壁が変形しないように、これらの柔軟な壁にかかる圧力を外部から調整および制御する必要があると要求している。カラテオドリが考慮する仕事は圧力-体積仕事である。別の文献では、アスベストとグラスファイバーが実用的な断熱壁を構成する材料の良い例であるとされている。^{[ 14 ]}

機械論的な思考の流れでは、断熱された空間が熱の伝達を許さないという性質は、カラテオドリの熱力学の公理から導かれる演繹であるとみなされる。