公開を希望します。 †
メッセージ †
特に問題はないかと思いますので、公開を希望いたします。よろしくお願いいたします。
返答 †
- 賛成です
 じゃんじゃん熱力の記事を書いて下さい！ -- Joh
- 頑張ります
 -- トミー
- はい。賛成です。 -- 黒子
- 賛成です!! -- やっさん
- 遅くなって申し訳ないのですが内部エネルギーというキーワードについて完全版でも同様の議論でしょうか？？？ -- nemo
- >nemoさん、実は内部エネルギーのところ、査読で突っ込まれるだろうと思ってビクビクしていました。私の計画では、熱力学をまず全体像でとらえて、それから細かい議論をしていきたい、そんな記事を書きたいと思っているのですが、本記事の内部エネルギーの定義はやはりまずいと思われますか？ちなみに完全版でも、内部エネルギーについてはあまり深く触れずにおくつもりです。ですから同様の議論になると思います。 -- トミー
- EMANさんのページで、内部エネルギーについて間違いが指摘されてます！と書いてありました。ということは、あのページを参考にしちゃダメなんですかねー。私は詳しいことはよく分かりませんが、同じ間違いをしていると、突っ込んでくる読者がいるかも知れません。 -- Joh
- う〜ん・・・EMANさんのとこの記事はしっかりと読んだことがないのでわかりませんが、僕の立場は熱力学を構築するうえで外部にする仕事などはうまく定義することができると思います。しかし、内部エネルギーは・・・って感じだと思います。もし、この後で細かい議論をする記事があるのならば、この記事は良いと思います。 -- nemo
- なんだか眠くて書いててよくわからなくなりました(笑)また後で考えてみます。 -- nemo
- 私は熱力勉強したてなので、間違ったことを言ったら、どなたかご指摘ください。>nemoさん、内部エネルギーは、ピストンや容器の中に入っている理想気体分子１つ１つが所有しているエネルギーの総量ですよね？容器内の温度をあげたり、外部から仕事をすることによって分子１つ１つがエネルギーをもらい、激しく活動するようになるから内部エネルギーが増加するのだ、と私は認識していますがよろしいでしょうか？ということはやはり、本記事で書きましたように、内部エネルギーとは「物体内部のエネルギーのこと」となると思うのですが、おかしいでしょうか？ -- トミー
- >Johさん、EMANさんのページ、読みました。私の見方が悪かったのかもしれませんが、EMANさんのページでは、熱力学における「準静過程」の定義がおかしいと指摘を受けた、と書いてあり、今回の内部エネルギーの話とは関係のないことのように感じたのですが、いかがでしょうか。 -- トミー
- >トミーさん、僕は熱力学はあくまでマクロな話で議論をしなきゃいけないなぁと思います。なので原子の運動を取り出すのはよくないかなぁと思います。どうでしょうか？ -- nemo
- ＞nemoさん、はい、それはおっしゃる通りです。原子や分子の運動を組み込めば、それは熱力学ではなくて統計力学になります。しかし、学問的観点を飛び越えて現象を見るならば、私の考えで良いですよね？再度確認させていただきたいのですが、nemoさんは本記事の「内部エネルギー」のどの点に疑問を持っておられるのでしょうか。もう少し詳しく書いていただけませんか。そうでないと議論が進まない気がしてきました。よろしくお願いします。 -- トミー
- おそらくこの記事においてはこのような感じでよいと思います。しかし、仕事や熱量(これらはエネルギー?)を与え、エネルギー保存則が成り立っているという信念のもとに内部エネルギー(新しいエネルギー形態)というものを導入したと思っています。そしてその存在がなければ保存則は満たさないと・・・。なのでもう少し新しいものなんだということが強調されれば良いかなぁと思います。熱力学は勉強しようと思っていたのでこれから少し勉強してみます。 -- nemo
- >トミーさん、学問的観点を飛び越えて現象を見るならば、私の考えで良いですよね？これは統計力学的にみるとそうだと思います。不安ですが(汗) -- nemo
- >nemoさん、おっしゃりたいこと、よくわかりました 内部エネルギーは、気体を原子や分子をミクロに認識できていなかった時代に、気体に仕事や熱量を加えてみたら内部エネルギーという物を導入しないとエネルギー保存則が成り立たないため、導入した、ものだと思います。しかしながら、現代に生きる我々はミクロな現象を知ってしまっていますよね。だからかえって内部エネルギーという物が捉えにくくなってしまったのではないかな、と思っています。せっかく指摘していただいたので、本記事では脚注という形で何らかの補足をしてみようと思います。そしてもっと勉強して、内部エネルギーについては改めて記事にしてみようかと思います。 -- トミー
- >トミーさん、ありがとうございます。調査をせず、言ってしまったので少し申し訳ないように思っていましたが補足を加えていただけるということで発言してよかったかなと思います。ありがとうございます。相対論の記事が落ち着いたら(いつだよ!?笑)、ちゃんとした議論を自分なりにまとめてみて補完できるような感じなら僕も書いてみようかなぁと思います。そのときはよろしくお願いしますm(_ _)m -- nemo
- コメントの投稿がかぶってしまったようですね -- nemo
- 私のせいです。ごめんなさいm(_ _)m -- トミー
- 連続投稿すいません。>現段階では、本記事はこのままで公開にすることにします。については僕も賛成です。お騒がせいたしましたm(_ _)m -- nemo
- 熱力の記事、実は一人ではすごい不安なのでnemoさんが執筆に加わってくださると心強いです。よろしくおねがいします -- トミー
- たびたび投稿した文章を変更してごめんなさい。やはり補足説明を加えてみました。いかがでしょうか？>nemoさん -- トミー
- トミーさんの方針で、まずは内部エネルギーを天下り的に定義して、熱力学の概論を進めるというのであれば、いまここで難しい定義をしなくてもいいと思います。いまのように、註に断り書きをしておくので十分ではないでしょうか。（しかし、註には、ただの断り書きだけじゃなくて、もう少し突っ込んだ内容を臭わすような説明を加えてもいいと思います。） -- Joh
- >Johさん、脚注をもう少し詳しくしてみました。いかがでしょうか？ -- トミー
- 脚注いいと思います。私は統計力学は分かりませんが、背後にある事情がどういうものなのかが分かるだけでも読んで楽しいです。改めて公開に賛成です。 -- Joh
- 遅くなりました。良いと思います Johさんの意見にも賛成です。なので改めて賛成です。 -- nemo
- 連続投稿すいません。もうひとついいですか？式で表すところで1→2だけ仕事と熱量をわけてW、Qと定義しているところが？？？って思っちゃうかなぁと感じます。まだ勉強していないのでわからないのですがこういうもんでしたっけ？？？ -- nemo
- 話し合いに参加できず残念ですが、ひとまず公開させていただきました！ -- 崎間
- もし改訂があればお気軽にどうぞー -- 崎間
- ＞nemoさん、ご質問、いつもすごく勉強になります あのように定義したのは、最後の方に書いてあります「仕事と熱量、どちらか片方だけ加えても内部エネルギーの変化は引き起こすことができる。また、内部エネルギーの差を知ることができたからといって加えた熱量と仕事の具体的な値を個々に知ることはできない」というのが言いたいからなんです。いかがでしょうか？ -- トミー
- "内部エネルギー"がやはり問題なんですかねぇ(>_<)始めて見た人にとっては"仕事"+"熱量"と"内部エネルギー"は同じもの？って感じちゃう気がします。同じ日本語に対して一方はまとめて"U"、もう一方にはわけて"W"と"Q"となっているので。読みすすめると、わけて書いていたのはこのためか！となりそうですが騙されてる感じがしそうな…。ほかの方はどう感じるのでしょうか？ -- nemo
- 確かに、定義してる部分だけ読むとちょっと騙された感があるかも、です
 私も実は勉強していてここでつまづきました。熱力学第１法則の一つの山かもしれませんね。 -- トミー
- >トミーさん、そうですか(>_<)う〜ん・・・やはり他の人の意見もききたいですね☆ -- nemo
- もうこのURLへのリンクは消えちゃっているのでしょうか？？？あやうく消えてしまいそうでした(汗)ところで反応がないところを見るとあまり気にしなくても良いことだったのかなぁ？(>_<) -- nemo
- 私も他の人のご意見を待っていたのですが、どなたも疑問に思われないようですね…。記事制作者としてはその方が嬉しいのですが、これでいいのかな、と複雑な心境です 全文を読めば、定義の意味がわかる、ということで解決にしておいて良いですか？ -- トミー
- やはりだめだと思います。内部エネルギーは決して熱や仕事ではないですから。熱と仕事を考えた上でエネルギー保存という妄想(言い過ぎ？)を認めると、どうやらそれら以外のエネルギーを考える必要があるだろうとなるわけですよね？だからその別なエネルギー形態を導入し内部エネルギーとよび、新しいエネルギー形態の存在を明らかにしたのではないでしょうか？という理由で内部エネルギーについて誤解を招くかなぁと思います。注には書いていただいてますが(>_<)注のみでじゅうぶんですかねぇ？(?_?) -- nemo
- 0での内部エネルギーを0とした時にはU1、U2は確かにそれぞれの仕事と熱の和になりますが、その定義ならば基準状態は内部エネルギーが0のみ？？？となっちゃいませんか？確かに付加定数はありますがなんか違和感を感じます。トミーさんはどう思いますか？ -- nemo
- あまりにも遅い途中からの乱入で、申し訳ないです。ど素人の私も、少し考えてみました。 私も力学と照らし合わせて熱力は考えるほうだし、まず、歴史的にも仕事と熱を他の物体に与えることができる能力のことを内部エネルギーと、とりあえず思ってしまう人もいるかと思います。そのほうが、マクロな世界からみて、最初に直感的に分かりやすいと思うんです。だから、もしもnemoさんのように内部エネルギーの最初の定義について気になる方が多いようならば、もっと「とりあえず、これを内部エネルギーとよびましょう。でも・・・」ということを強調してはどうでしょうか？ -- 黒子
- >黒子さん、黒子さんが書いていることは少し飲み込めていませんが、上で僕が言いたかったことはこの定義だと基準状態をどうとでも取れるっていえないのでは？という疑問です。U_1=U_0+W_{0→1}+Q_{0→1}ならば良いと思うのですが、ここではU_1=W_{0→1}+Q_{0→1}となっているように感じるのですが僕の思い過ごしでしょうか？？？どなたかわかる方はいらっしゃいますか？ -- nemo
- >nemoさん、内部エネルギーは熱や仕事そのものではないですが、それらを加えることによって増加するものですよね。それを言い表したのが熱力学第１法則です。だからこれでいいと思うのですが…。U_1という表記が誤解を生むのでしょうか。��U_1と表記した場合は、いかがでしょうか？ -- トミー
- >黒子さん、じゃんじゃん参戦してください！よろしくお願いします！ -- トミー
- >トミーさん、トミーさんの書いた定義に従うと内部エネルギーというU_1はW_{0→1}+Q_{0→1}となるのでしょうか？ -- nemo
- >nemoさん、ちょっと問題点と違うことを書いてしまいましたか？分かりにくくてすいません。 私も今の定義のままではU_1=W_{0→1}+Q_{0→1}と取れてもおかしくないと思います。私には、U_1はW_{0→1}+Q_{0→1}となる潜在エネルギー(この言い方もおかしいですが)みたいに見えます。しかし、厳密に言えば、その考え方はマクロな世界から見たときの都合のいい解釈で、実際は注釈にあることなんですよ・・・ とそれを、強調してはどうでしょうか？ これが言いたかったんです。まだ、論点がずれているようなら、考えます。 -- 黒子
- ＞nemoさん、そうです。その通りです。ただ、一言断るとU_2も内部エネルギーです。記事の最後に挙げました参考文献にも、そのように書いてあります。また、黒子さんのおっしゃっていることに加えて、もう一つの注に書いてある「基準状態をどこにでも取れる」ということを照らし合わせていただければ、なぜそのような表記になるのかおわかりいただけると思います。 -- トミー
- 残念ながら、私は内部エネルギーの説明がよくわかりません。なぜ、状態０から状態１へ変化させるときにU1、状態１から状態２へ変化させるときに、Q+Wとしているんでしょうか？Q+Wと、U1が足せる次元のものである、という説明が不可欠だと思います。なぜ状態１から状態２で、Q+Wなのか、よく分かりません。（←私は結果は分かってるんですが意地悪だと思わないで下さい。論理の流れとして、よくついていかれないということです。） -- Joh
- >黒子さん、こちらこそすいません。いい解釈とはどういうことでしょうか？U_0が0とできるということでしょうか？>トミーさん、やはりわかりません(>_<)最初考えていることは0→2(と0→1→2)なんですよね？U_1として0→1の仕事と熱とするなら、内部エネルギーもしくは第1法則を認めた上でU_0を0としなくてはならないと思います(←これはあやしいかも。この流れなら仕方ない(？))。これはたぶん"これが第1法則だったのです"のとこに書かれている状態0を基準状態にとったというのが対応してるのですかね…？ -- nemo
- またここでいきなり基準状態という言葉が出てきてるのでなんのことかわかりません。後でわかるからいいのかもしれませんが…。また話が最初0→2の関係だったのがいつの間にか(U_1の移行)で1→2の関係をみてるというシフトチェンジがおこってるのも不思議な感じです。基準状態をどうとでもとれることを言うためだと思いますが、そうでしょうか？しっかり読んでいて気になったのですが状態1を経由しても変わらないのは明らかと書かれていますが明らかなことなのでしょうか？ -- nemo
- なんとなくベクトルの三角不等式のイメージがしてしまって明らかなのかな？と思ってしまいます。たぶん今載せている図があるから明らかと言ってしまいそうですけど。なんだかまたよくわからなくなってきました(>_<)すいませんm(__)mまた携帯からの書き込みなのでとても見にくくなってすいません。 -- nemo
- ＞nemoさん 「都合のいい解釈」とは、内部エネルギーもミクロな世界で見れば注釈にある説明で定義されるものだけど、マクロな世界ではそれはわからなかったから、とにかくどこかの状態(ここでは基底状態)から相対的にみて存在するエネルギーの差を、内部エネルギーとして定義してしまった。 ということかな？って思うのですが -- 黒子
- ＞Johさん、「Q+Wと、U1が足せる次元のものである、という説明が不可欠だと思います」とのことですが、QとWとUの定義は文章中に書いたつもりなのですが、ダメでしょうか。そのような定義をした理由は、やはり熱力学第１法則の説明をするためです。便宜上、そう定義すれば熱力第１法則が導き出せるということなんです。 -- トミー
- しかしながら、ここまで皆さんを悩ませてしまうなんて、この記事はボツにした方が良いでしょうか。自信がなくなってきました…。参考文献で学んだことを書いてるつもりなのですが、それは私の独りよがりでしょうか…。 -- トミー
- >トミーさん、すいません。きっと僕の頭が足りないせいですから(>_<)とりあえず、ひとつずつ検証していきましょう -- nemo
- まず、最初の定義ですがU_1として仕事と熱の和としているのはなぜでしょうか？ -- nemo
- 「QとWとUの定義は文章中に書いたつもりなのですが、ダメでしょうか」。これは太字になっている、熱力学第一法則の定義式のところですか？それは、定義ですよね。それは書いてあると思います。私の疑問は、なぜそのように定義できるのか、という点です。結局、この記事は、dU=dQ+dWを最初に日本語で提示し、それを式で書き直すという構成になっていますよね。もちろん、トミーさんも買いてらっしゃる通り、日本語の定義を読んだだけでは、よく意味が分かりません。しかし、私にとっては、その後の図や式を使った説明も、結局同じことを言っているだけのようで、釈然としないのです。 -- Joh
- どこが釈然としないかというと、「熱」という目に見えないものと、「仕事」（というのは、ピストンを押すイメージ？）を、単に「足す」（可換な結合）して、いいのか！という点です。これは、そもそも直感的には明らかではないと思いますし、直感的に明らかではないから、当初は熱素理論などが言われたのではないでしょうか。熱と仕事が足し算できる、というのは、かなりショッキングな事実だと思いますし、そこに発想の転換があったからこそ、出入りした熱や仕事の総量を比べるために、内部エネルギーという、わけのわからない量が導入されたのだと思います。微視的に見れば、内部エネルギーにもっと説明を加えることは出来るのでしょうが、それは古典的熱理論の守備範囲を越えますので、最初言っていたように脚注かなんかにしておけばよいと思います。 -- Joh
- 記事を読んでいると、とにかく第一法則がまずあって、それを説明するために便宜的な定義をしているように思えてきます。そうではなくて、やはり定義はきちんとした事実や発見から出てきているもので、そこの思考の流れが大事なのではないか、と私は思うわけです。あと、査読が長引いてますが、諦めないで下さいね -- Joh
- >黒子さん、とにかくどこかの状態から相対的にみて存在するエネルギーの"差"が内部エネルギーではないと思います。状態量として定義(?)されているのだから違うかなぁと思ってしまっています。 -- nemo
- >Johさん、僕のもやもやしていたことが少し晴れた気がします。なかなか難しいですね(>_<)ありがとうございます。 -- nemo
- >トミーさん、Johさんもおっしゃってくれていますが学んでいるのですから諦めないことが大切です。ともにがんばりましょう -- nemo
- ＞nemoさん、Johさん、書き方が悪かったようです。私は諦めているのではありません。本記事では疑問を起こしてしまうようなので、いっその事全て書き換えた方がいいのではないかと思ったのです。参考文献を２冊しか持っていないのも私の反省点です。熱力初心者のため、皆さんの疑問も中々把握できないんです(Johさんのお陰で皆さんの疑問がわかってきましたが)。変な手直しをするくらいなら、書き換えたほうがいいかも…と思っています。 -- トミー
- また、私事で恐縮なんですが、２月末から３月下旬まで京都から離れることになりました。恐らく記事の更新はその間不可能です。皆さんの疑問に対してゆっくり思考する時間がないので、申し訳なく思い、「ボツにしましょうか」とした訳です。いつもてきとうな解答でごめんなさい（特にnemoさんへ）。ちなみにただ単に忙しいだけで諦めてなど全然いませんのでご心配なく -- トミー
- >トミーさん、いえいえこちらこそ曖昧な書き方ですませんです。では3月下旬以降ゆっくり考えていきましょうか？ -- nemo
- また消えそうだったので私のページにリンクはっときました。 -- nemo
- nemoさん、すべての査読記録は 正式公開記事 からリンクが張られています。更新記録から消えてしまっていたら、そちらからたどることもできます -- 崎間
- >崎間さん、おぉそんな機能があったとは(驚)初めて知りました。ありがとうございました。 -- nemo
- nemoさん、Johさん、黒子さん、大変長らくお待たせいたしました。本記事について、新たな参考文献も入手し、じっくり考えてみました。「QとWとUがなぜそのように定義できるか」という我々の疑問ですが、それが熱力学における内部エネルギーなんです。脚注にも書きましたが、内部エネルギーの実の正体は原子核エネルギー等の各分子が持つエネルギーです。しかしながら、熱力学においては内部エネルギーは外部から与えた熱と仕事とに等しくなるとする、というもののようです。図書館で何冊も本を読みあさってみましたが、この部分の細かい議論をしたものは見つかりませんでした。 -- トミー
- また、わざわざ状態０を用いた理由は、「基準状態を任意に定めてよい」ということを強調したかったからです。本記事の説明では、状態１を基準状態にしても何にも問題はないことになります。そのため、nemoさんに「シフトチェンジが起きている気がする」と思わせることになったのだと思いました。 -- トミー
- やはりこの記事は書き直した方が良いと思われますか？熱力学第1法則の真髄は「内部エネルギーの変化は変化の前後の状態に依存するのであって、変化の仕方から影響を受けるのではない」ということです。その部分のみを強調した新記事を製作した方が良いと思われますか？ご意見お願いいたします。 -- トミー
- やはり私の理解があまいのかもしれませんが、私は現在の脚注でも大丈夫だと思います。 -- 黒子
- >トミーさん、「QとWとUが"なぜ"そのように定義できるか」という問いはその動機が必要だと思います。きっと熱と仕事の等価性を前提にしていると思うのですが別の記事かこの記事で少し必要なのかも？？？(一言ぐらいは) その上できっと熱力学の世界も得寝すぎー保存が成り立っているはずだとだから内部エネルギーという新しいエネルギー形態を導入しようってなっているでしたよね？(ある二つの状態間で(基準とかは関係ない？？？))違和感はあるんですよねぇ(>_<) また変なことを言っていたらつっこんでください。 -- nemo
- う〜ん、それは統計力学の話のような気がしてしょうがないんですけどねぇ。だから熱力学の参考書には何もかいていないのかな、という結論に達してはいるんですけれど。新学期が始まったら、統計熱力学の先生のところに質問に行ってこようかと思います。いや、もう明日行くかも… -- トミー
- う〜ん・・・統計力学とは違うと思います。ゆっくり勉強できないのでご迷惑をかけちゃいます。 -- nemo
- いえ、統計力学ではないと思います。最初に第一法則を発見した人は、正体不明のまま、とりあえず内部エネルギーという量を定義したのではないでしょうか？ 現在の我々は、もっと難しいことを色々知っていますので、統計力学や量子力学を使えばスマートな説明が出来るのでしょうけど、そんな後発の理論による難しい説明ではなくて、「そもそも第一法則はどっから出て来たんだ？」という点が気になっています。「まず第一法則ありき」ではなくて、nemoさんも繰り返し書いているように、最初の動機と発想が知りたいです。 -- Joh
- ここに歴史が書いてありマス。http://www.wolframscience.com/reference/notes/1019b -- Joh
- 統計力学ではないんですね。わかりました。意外にも、お二人が求めておられる解答を載せた文献はあまりないのではありませんか？私の探し方が悪かったのでしょうかね。Johさんが教えてくださったサイトを参考に、脚注を練ってみます。ありがとうございます。 -- トミー
- Johさん、教えていただいたサイトの文、読みました。思ったことが二つあります。�，海留冓犬蓮�熱力学第２法則の説明に重きを置いているのではないか��第１法則までの歴史は書いてあるが、私達が本当に知りたいと思っているところまで深く突っ込んだ内容の記述はないのではないか、ということです。私の英語力の至らなさからこのような印象を受けたのかもしれません。その場合はご指摘ください。 -- トミー
- 今日明日中に、私の大学の熱力学の先生のところに質問に行ってきます。予約メールを既に送信しました。その結果はまたご報告いたします。 -- トミー
- ご苦労さまです。あのリンクは、特に詳しいものではありませんし、ちょっと歴史が出ていたので貼り付けただけです。普通、リファレンスというのは、一つで用が足りるものではありませんので、もっと色々調べるための取っ掛かりになればと思っただけです。それに、私は、必ずしも歴史を書いてくれと要望しているのではありません。図と式と日本語が、どれも単なる言い換えであって、何かが何かを説明する関係になっていないので、何でも良いので原理が依拠する理屈を示した方が良いのではないかと思っただけです。結果が楽しみです。 -- Joh
- nemoさん、Johさん、拙い私の物分りの悪さに怒りもせず、今までよくご指摘くださいました。ついに謎が解けました！！！大学の先生によりますと、熱力学における内部エネルギー、それは「よくわからないもの」それで良いのだそうです。ではなぜ内部エネルギーたる概念ができたか、それは「熱力学発展当時、学者たちはニュートン力学の域から出られなかったため、エネルギー保存の法則は必ず成り立つことが前提であった。QとWは測定可能なため、いざ測定してみるとエネルギーが保存されていないことが分かった。そこでエネルギー保存則とつじつまが合うように、なんだかよくわからないが内部エネルギーを導入した。」ということなんだそうです。気体分子論が後に発展し、結果としてこの内部エネルギーが確かに存在することがわかった、ということだそうです。先生も「こんなこと考えたことありませんでしたよ！」とおっしゃっていて、「理化学辞典にこの話が載っていました。確かに一般的な参考書には、まず熱力学第１法則ありき、的な記載がされていますね。」と納得しておられました。お二人とも、本当にありがとうございました。一応これで疑問にお答えしたことになりますでしょうか？まだまだ不十分な場合はご指摘ください。 -- トミー
- お二人のご意見を伺ってから、改めて記事に何らかの形で補足しようと思います。 -- トミー
- 補足です。「熱と仕事の等価性」はジュールの実験で示されました。なので問題ないです。このことも記事に改めて挿入します。 -- トミー
- 予想(?)通りでよかったです あとは書き方でしょうかね。一番難しそうですが(汗) -- nemo
- トミーさん、この話を書いていただければ、非常にすっきりします。ご苦労様でした。 -- Joh
- お二人の了承を得ることができましたので、記事の改訂に取り掛かります -- トミー
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査読/熱力学第1法則(導入編)（トミー著）/2
