Loading article…
熱力学では、散逸は熱力学系に影響を及ぼす不可逆的な過程の結果である。散逸過程において、エネルギー（内部、バルクフロー運動、またはシステムポテンシャル）は初期形態から最終形態に変換され、最終形態の熱力学的仕事を行う能力は初期形態の能力よりも小さくなる。例えば、熱としてのエネルギーの移動は、熱力学的仕事または物質の移動以外のエネルギーの移動であり、以前に集中していたエネルギーを拡散するため、散逸的である。熱力学第二法則に従い、ある物体から別の物体への伝導と放射において、エントロピーは温度によって変化し（2 つの物体の組み合わせの仕事を行う能力を低下させる）、孤立系では決して減少しない。
機械工学において、散逸とは機械的エネルギーが熱エネルギーに不可逆的に変換され、エントロピーが増加する現象である。[1]
局所温度が定義されているプロセスは、特定の速度でエントロピーを生成します。エントロピー生成速度と局所温度を掛けると、消費される電力が得られます。不可逆プロセスの重要な例としては、熱抵抗を通る熱の流れ、流れ抵抗を通る流体の流れ、拡散（混合）、化学反応、電気抵抗を通る電流の流れ（ジュール熱）などがあります。
無料辞書のウィクショナリーで「dissipation」を調べてください。
意味
散逸熱力学過程はエントロピーを生成するため、本質的に不可逆である。プランクは摩擦を不可逆熱力学過程の代表例とみなした。[2]温度が局所的に連続的に定義される過程においては、エントロピー生成速度の局所密度に局所温度を掛けると、散逸される電力の局所密度が得られる。[定義が必要]
散逸過程の特定の発生は、単一の個別のハミルトン形式論では記述できません。散逸過程には、許容される個別のハミルトン記述の集合が必要ですが、どれが対象の過程の実際の特定の発生を記述するかは不明です。これには、摩擦やハンマー、およびエネルギーの非コヒーレンス、つまりコヒーレントまたは方向性のあるエネルギー フローを間接的またはより等方的なエネルギー分布に変換する結果となる同様の力が含まれます。
エネルギー
「機械的エネルギーが熱に変換されることをエネルギー散逸といいます。」 –フランソワ・ロディエ[3]この用語は、電気回路や電子回路で不要な熱が発生することによるエネルギー損失にも適用されます。
計算物理学
計算物理学において、数値的散逸（「数値拡散」とも呼ばれる）とは、微分方程式の数値解の結果として発生する可能性のある特定の副作用を指す。散逸のない純粋な移流方程式を数値近似法で解くと、拡散過程に類似した方法で初期波のエネルギーが減少する可能性がある。このような方法は「散逸」を含むと言われる。場合によっては、解の数値安定性特性を改善するために「人工的な散逸」が意図的に追加される。[4]
数学
測度保存力学系の数学的研究で一般的に使用される散逸の正式な数学的定義は、記事「放浪集合」で与えられています。
例
水力工学では
消散とは、下向きに流れる水の機械的エネルギーを熱エネルギーと音響エネルギーに変換するプロセスです。川床には、流水の運動エネルギーを減らして岸や川底の浸食の可能性を減らすためのさまざまな装置が設計されています。多くの場合、これらの装置は小さな滝やカスケードのように見え、水は垂直に流れたり、石積みの上を流れたりして運動エネルギーの一部を失います。
不可逆的なプロセス
不可逆的なプロセスの重要な例は次のとおりです。
- 熱抵抗を通る熱の流れ
- 流体抵抗を通る流体の流れ
- 拡散（混合）
- 化学反応[5] [6]
- 電流は電気抵抗を通って流れます（ジュール熱）。
波または振動
波や振動は、通常、摩擦や乱流により、時間の経過とともにエネルギーを失います。多くの場合、「失われた」エネルギーによってシステムの温度が上昇します。たとえば、振幅を失った波は消散すると言われています。効果の正確な性質は、波の性質によって異なります。たとえば、大気の波は、地表近くでは陸地との摩擦により消散し、より高いレベルでは放射冷却により消散する場合があります。
歴史
散逸の概念は、1852年にウィリアム・トムソン（ケルビン卿）によって熱力学の分野で導入されました。[7]ケルビン卿は、プロセスが「完全な熱力学エンジン」によって制御されない限り、上記の不可逆な散逸プロセスのサブセットが発生すると推論しました。ケルビン卿が特定したプロセスは、摩擦、拡散、熱伝導、および光の吸収でした。
参照
参考文献
- ^ エスクディエ、マルセル、アトキンス、トニー（2019）。機械工学辞典（第2版）。オックスフォード大学出版局。doi ： 10.1093 / acref/9780198832102.001.0001。ISBN 978-0-19-883210-2。
- ^ プランク、M. (1926)。 "Über die Begründung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik"、Sitzungsber。プロイス。アカド。ウィスコンシン州、物理学。数学。 Kl.、453—463。
- ^ Roddier F.、Thermodynamique de l'évolution (進化の熱力学)、仮釈放版、2012
- ^ Thomas, JW 数値偏微分方程式: 有限差分法。Springer-Verlag。ニューヨーク。(1995)
- ^ Glansdorff, P., Prigogine, I. (1971).構造、安定性、および変動の熱力学理論、Wiley-Interscience、ロンドン、1971年、ISBN 0-471-30280-5、p. 61。
- ^ Eu, BC (1998).非平衡熱力学: アンサンブル法、Kluwer Academic Publications、ドルドレヒト、ISBN 0-7923-4980-6、p. 49、
- ^ W. トムソン「自然界における機械的エネルギーの散逸の普遍的傾向について」 Philosophical Magazine, Ser. 4, p. 304 (1852)。