
大学では熱流体工学関係の研究し、プラント関係で設計を行っているアヤコと一緒に解説していきます。
ライター/アヤコ
現役のプラントエンジニア。大学では熱流体分野の研究を行い、就職後もプラントエンジニアとして流体に関係する仕事を行っている。流体力学は多くの人が難しいと思い毛嫌いする分野の半面、身の回りの現象は多い。楽しく理解できるよう解説していく。
熱平衡とは

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平衡と言う単語は、化学平衡、電離平衡など使われますが、つり合いがとれた状態を意味します。つまり熱平衡とは、熱がつり合っている状態であり、エネルギーのやりとりが発生していない状態です。例えば、空気中に置かれたコップに温かい水が入っていることを想像してください。これを放置すると、温かい水がやがて常温になり、それ以上温度変化がない熱平衡状態になるのです。
また、温かい物質と冷たい物質をお互いにエネルギーのやりとりができるように接します。充分時間が経過した後はある温度になり、エネルギーのやりとりのない、熱平衡状態になるのです。ただし、最終的に平衡になる温度が中間の温度とは限りません。それは接する物質の比熱や密度によって平衡になる温度が変わってくるからになります。
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熱力学第0法則について

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熱力学第0法則は状態Aと状態C、状態Bと状態Cがそれぞれ熱平衡の関係にあるならば、状態Aと状態Bも熱平衡の関係にあるです。
例えば上図のように、温度60度の水Aと温度30度の水Bを同量、同熱容量、完全に断熱する水槽に入り、それらはバルブで連結されており、バルブは閉になっております。まずはバルブを開き、十分な時間が経過し、水槽Aの温度と温度計Cの温度が同じ温度45度の平衡になると仮定するのです。また水槽Bの温度と温度計Cの温度も同じ温度45度になり平衡になったとします。その場合熱力学第0法則より水槽Aと温度計Cが平衡であり、水槽Bと温度計Cが平衡となるので、水槽Aと水槽Bも平衡になるということです。ここで温度計が登場したのですが、温度計においては熱平衡が重要になります。
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