熱力学の基礎がよくわかる教科書の決定版!
熱力学の基礎をわかりやすくまとめた新しい教科書シリーズの一冊。
わかりにくい概念や難解な数式には丁寧な解説を展開するとともに、図によって理解がすすむよう工夫しています。熱力学を学ぶときつまづきやすい箇所、重要なポイントをイメージしやすく、無理なく学べる内容構成となっています。また、解きながら理解できるよう、本文中に例題、章末には「基本問題」と「発展問題」を2段階で豊富に配しています。
大学・高専・短大生に必携の一冊です!
はしがき
目次
基礎編
第1章 熱力学を学ぶための基礎事項
1-1 熱エネルギーとは
1.1.1 熱エネルギー
1.1.2 物理量
1.1.3 物理定数
1-2 温 度
1.2.1 温度の単位
1.2.2 温度と熱平衡
1.2.3 熱力学第ゼロ法則
1-3 比熱と熱量
1-4 熱力学に関連する諸単位
1.4.1 工学的数値の表現
1.4.2 質量と力
1.4.3 体積
1.4.4 密度,比容積
1.4.5 熱量
1.4.6 仕事と動力
1.4.7 圧力
チャレンジ問題
第2章 熱力学第一法則
2-1 熱と仕事
2.1.1 熱
2.1.2 仕事
2-2 閉じた系と開いた系
2.2.1 系
2.2.2 閉じた系と開いた系
2-3 可逆変化と非可逆変化
2.3.1 可逆変化と非可逆変化
2.3.2 準静的過程
2-4 絶対仕事と工業仕事
2.4.1 p(圧力)-V(容積)線図
2.4.2 絶対仕事と工業仕事
2-5 閉じた系の熱力学第一法則
2.5.1 熱力学第一法則
2.5.2 閉じた系の第一法則(第一基礎式)
2-6 エンタルピー
2.6.1 エンタルピーの定義
2.6.2 エンタルピーの有用性
2-7 開いた系の熱力学第一法則
2.7.1 開いた系の第一法則(第二基礎式)
2-8 一般エネルギー式
2.8.1 開いた系のエネルギー式
チャレンジ問題
第3章 理想気体の状態変化
3-1 理想気体の状態方程式
3.1.1 理想気体
3.1.2 理想気体の状態方程式
3-2 定容比熱と定圧比熱
3.2.1 定容比熱と定圧比熱
3.2.2 比熱比とマイヤーの関係式
3-3 理想気体の状態変化
3.3.1 状態変化の種類とその計算法
3.3.2 等容変化
3.3.3 等圧変化
3.3.4 等温変化
3.3.5 断熱変化(等エントロピー変化)
3.3.6 ポリトロープ変化
チャレンジ問題
第4章 熱力学第二法則
4-1 一般サイクルの熱効率と成績係数
4.1.1 熱機械
4.1.2 一般サイクル
4.1.3 熱効率と成績係数
4-2 可逆カルノーサイクル
4.2.1 カルノーサイクル
4.2.2 逆カルノーサイクル
4-3 エントロピー
4.3.1 クラウジウスの積分
4.3.2 エントロピー
4.3.3 エントロピーとT-S線図
4.3.4 非可逆変化とクラウジウスの不等式
4.3.5 非可逆過程とエントロピー
4-4 理想気体のエントロピー変化
4.4.1 理想気体のエントロピーの変化量
4.4.2 固体および液体のエントロピーの変化量
4-5 熱力学第二法則
4.5.1 熱力学第二法則の定義
4.5.2 エントロピー増大の法則
4.5.3 熱力学第二法則と第二種永久機関
4.5.4 熱力学第三法則
チャレンジ問題
第5章 エクセルギーと最大仕事
5-1 エクセルギーとアネルギー
5.1.1 エクセルギーとアネルギー
5.1.2 仕事と熱エネルギーのエクセルギー
5.1.3 熱源から熱機関を用いて得られるエクセルギー
5.1.4 閉じた系のエクセルギー
5.1.5 開いた系のエクセルギー
5-2 ヘルムホルツ自由エネルギーとギブス自由エネルギー
5.2.1 閉じた系と開いた系のエクセルギーと最大仕事
5.2.2 等温等容過程とヘルムホルツ自由エネルギー,等温等圧過程とギブス自由エネルギー
5.2.3 ヘルムホルツ自由エネルギーとギブス自由エネルギーの意味
5.2.4 熱力学の一般関係式
5-3 非可逆過程とエクセルギー損失
5.3.1 非可逆過程の要因
5.3.2 エクセルギー損失とエクセルギー効率
チャレンジ問題
応用編
第6章 熱機関のサイクル
6-1 サイクルと熱機関
6.1.1 ガスサイクル
6-2 レシプロエンジンのサイクル
6.2.1 オットーサイクル(等容サイクル)
6.2.2 ディーゼルサイクル(等圧サイクル)
6.2.3 サバテサイクル(複合サイクル)
6.2.4 平均有効圧力
6-3 ガスタービンエンジンのサイクル
6.3.1 ブレイトンサイクル
6.3.2 ブレイトン再生サイクル
6.3.3 ジェットエンジン(航空機用ガスタービン)のサイクル
チャレンジ問題
第7章 圧縮機のサイクル
7-1 圧縮機とは
7.1.1 圧縮機の種類
7.1.2 往復式空気圧縮機の動作
7-2 すきまのない圧縮機のサイクル
7-3 すきまのある圧縮機のサイクル
7-4 多段圧縮機のサイクル
チャレンジ問題
第8章 蒸気の性質と蒸気サイクル
8-1 蒸気の性質
8.1.1 相平衡と状態変化
8.1.2 乾き度
8-2 蒸気表
8.2.1 蒸気表(飽和表)
8.2.2 蒸気表(一相域)
8-3 蒸気サイクル
8.3.1 蒸気サイクルの構成
8.3.2 蒸気サイクルの各状態変化
8.3.3 蒸気サイクルの熱効率
8.3.4 蒸気再熱サイクル
8.3.5 蒸気再生サイクル
チャレンジ問題
第9章 冷凍サイクル
9-1 冷媒
9.1.1 冷媒とは
9.1.2 冷媒の種類
9-2 冷凍(ヒートポンプ)サイクル
9.2.1 冷凍サイクルの概念
9.2.2 冷凍サイクルの構成
9.2.3 冷凍サイクルの各状態変化
9.2.4 冷凍サイクルの熱効率
9-3 吸収式冷凍機
9.3.1 吸収式冷凍機の原理
チャレンジ問題
第10章 湿り空気と空気調和
10-1 混合気体
10.1.1 ダルトンの分圧の法則
10.1.2 気体の混合
10.1.3 混合気体の物性
10-2 湿度
10.2.1 空気調和で用いる用語
10.2.2 湿度の定義
10.2.3 湿度の関係
10-3 湿り空気の性質
10.3.1 湿り空気の物性値
10.3.2 湿り空気の熱エネルギー
10-4 湿り空気線図と空気調和
10.4.1 乾球温度と湿球温度
10.4.2 湿り空気線図
10.4.3 空気調和
チャレンジ問題
第11章 気体の流動
11-1 ガス流動の基礎式
11.1.1 気体の流動の条件
11.1.2 流れの基礎式
11.1.3 気体の流れの性質
11-2 ノズル内の流れ
11.2.1 ノズルの流速と質量流量
11.2.2 先細ノズルと臨界圧力
11.2.3 先細ノズルと先細・末広ノズル(ラバルノズル)
11-3 円管内の流動
11.3.1 円管内の流動の基礎式
11.3.2 管の閉塞
チャレンジ問題
第12章 エネルギー変換
12-1 燃焼
12.1.1 化学量論計算
12.1.2 燃焼ガスの密度,比熱など
12.1.3 発熱量
12.1.4 燃焼温度
12.1.5 化学平衡
12.1.6 化学反応速度
12-2 燃料電池
12.2.1 燃料電池の原理
12.2.2 ファラデーの法則と電池の起電力
12.2.3 燃料電池の効率
12.2.4 化学電池
12-3 伝熱
12.3.1 伝熱の形態
12.3.2 熱伝導
12.3.3 熱伝達
12.3.4 熱放射
12.3.5 ニュートンの冷却法則
チャレンジ問題
付録
チャレンジ問題の解答(抜粋)
引用・参考文献
索引
編者・著者