熱機関

定義

高温の熱源から熱を受け取り、その一部を仕事に変え、残りを低温の熱源へ捨てる装置。

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火力発電や自動車のエンジンでは、燃料を燃やして高温の状態をつくり、その熱で機械を動かす。ただし、受け取った熱をすべて仕事に変えることはできず、一部は必ず外へ逃げる。

数式

\[W = Q_1 - Q_2\]

\[\eta = \frac{W}{Q_1}\]

\(W\)：取り出した仕事（J）
\(Q₁\)：高温熱源から受け取る熱量（J）
\(Q₂\)：低温熱源へ捨てる熱量（J）
\(η\)：熱効率

ポイント

• すべての熱を仕事に変えることはできず、必ず損失が生じる
• 効率は高温と低温の差が大きいほど高くなる
• 熱機関は必ず「高温源→低温源」への熱の流れを伴う