2024年度 明星大学・通信教育課程・PG2020 物理学概論2(1単位目)の最新の合格レポートです。成績優をいただきました。【解答は、理系卒業者による自身で作成した正答です】
明星大学 通信教育部 PG2020 物理学概論2
1単位目【課題】
1.熱機関の効率を理解する上で最も重要なカルノーサイクルとオットーサイクルの違いについて適宜図を使って分かりやすく説明せよ。
2. 雷雲が発生して稲妻が走る原理について静電誘導を使って、図を描き分かりやすく説明せよ。
【解答】
1.熱を仕事に変換する熱機関は、高温熱源、低温熱源、圧縮または膨張する作業物質という三要素から構成される。オットーサイクルは、ガソリンエンジンに利用される熱機関である。オットーサイクルは以下の過程を繰り返す。(図1-1.)
1→2断熱圧縮:シリンダ内と外界との熱の出入りがない断熱状態なので、圧縮した分だけ気体の温度は上がる。
2→3定積加熱:体積が一定なので仕事は0である。高温熱源から供給される熱Q高はすべて気体の加熱に使われる。
3→4断熱膨張:気体が膨張して仕事を行う。断熱状態では、膨張した分だけ気体の温度は下がる。
4→1定積冷却:体積が一定なので仕事は0である。低温熱源から供給される熱Q低はすべて気体の冷却に使われる。こうして気体は断熱圧縮する前の状態に戻る。
ガソリン...