平成27年度センター試験【物理基礎】第1問 問2|熱機関の効率

参考資料

 

熱機関とは熱を仕事に変える装置で、蒸気機関などがあります。

熱機関は高温の物体から熱をもらい、その一部を外部に行う仕事に変え、残りの熱を低温の物体へ放出します。

参考資料 図1

 

もらった熱の何割を仕事に変えることができたかが熱機関の効率で、この数値が高いほうが効率よく熱を利用しています。

熱機関の効率は割合なので計算上は 0 から 1 の範囲になりますが、もっとも理想的な条件で熱機関を動かしたとしても、効率が 1(もらった熱をすべて仕事に変えること)になることはありません。

これは低温の物体へ熱を放出するからですが、なぜ熱を放出するかというと、繰り返し使うために熱機関を元の状態に戻さなければならないからです。

熱をもらう → 一部を仕事に変える → 熱を放出して元にもどる → 熱をもらう → ……

この繰り返しで仕事をしつづけることができるわけです。

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