『イラスト図解 よくわかる気象学』で気象予報士試験の準備中。
今日は、熱力学の第一法則について学習しました。
熱力学の第一法則は便利
ΔQ=ΔW+Δu
これが熱力学の第一法則ですが、ΔQは加えられた熱量、ΔWは体積変化、Δuは温度変化を表します。
この式から、加えられた熱量が何に消費されたかが知れます。
例えば、100の熱量(ΔQ)を加えると、それは体積変化(ΔW)と温度変化(Δu)のためのエネルギーとして消費されることがわかります。
100(加えられた熱量)=50(体積変化)+50(温度変化)
加えられた熱量100は、体積変化50、温度変化50のためのエネルギーとして消費されました。
便利なのは、この三つのうちの一つ数字が不明でも、導き出せるということです。
100(加えられた熱量)=??(体積変化)+50(温度変化)
体積変化の数字が不明でも、50が入るのが算数的にわかります。
熱力学の第一法則と断熱変化の遊び方
ではこの熱力学の第一法則に慣れるため、以前の記事で出てきた断熱変化の場合で数字遊びしましょう。
まず断熱なので、加えられた熱量は0です。
0(加えられた熱量)=(体積変化)+(温度変化)
そして空気が上昇して気圧が下がり、体積は20膨張します。
0(加えられた熱量)=20(体積変化)+(温度変化)
さてこの場合、温度変化はいくらでしょうか?
答えは、-20です。
温度変化の値が-20にならないと、加えられた熱量0とのイコールの関係が崩れてしまいます。
0(加えられた熱量)=20(体積変化)-20(温度変化)
空気は上昇すると気圧が下がって膨張し、その温度は低下するという断熱変化が、この数式にそのまま表現されていることがわかります。
熱力学の第一法則の語呂合わせ
需要があるか不明ですが、熱力学の第一法則の式を覚えるための語呂合わせを作成しました。必要な方はご利用ください。
ΔQ=ΔW+Δu
この球(きゅう)は、What a unique!
What a uniqueは英語の感嘆文で、「なんとユニークなのだろう!」という意味です。厳密には文法的に、What a unique ball this is!となるべきですが。
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気象予報士試験に合格されている中島俊夫氏が書かれた『イラスト図解 よくわかる気象学』を使って学習しています。漫画付きで、とてもわかりやすいです。
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