本文へスキップ

熱力学の第二法則とは?

ねつりきがくのだいにほうそく

「法則」の用語まとめを見る

熱力学の第二法則とは、自然界では熱は高温から低温へしか自発的に流れず、エネルギーの変換には必ず「使えない部分」が生じるという物理法則です。

熱力学の第二法則は、エネルギー移動や変換の方向性を定めた基本法則です。第一法則(エネルギー保存の法則)が「量」を保証するのに対し、第二法則は「質」や「向き」を規定します。

最もよく知られる表現としては次の2つがあります。

  • クラウジウスの表現:熱は自発的に低温物体から高温物体へは移らない。
  • ケルビンの表現:熱を仕事に完全変換できる(熱効率100%の)エンジンは存在しない。

これらは数学的にはエントロピーの概念を通じて統一されます。孤立系では時間の経過とともにエントロピー(乱雑さの度合い)は増大し続け、減少することはありません。たとえば、熱いコーヒーを放置すると室温と同じ温度に下がり、自然には元の温度には戻りません。

この法則は蒸気機関の効率限界(カルノー効率)の理論的根拠でもあり、冷蔵庫・ヒートポンプ・発電所の設計に直結します。また「時間の矢」とも呼ばれ、物理現象が過去から未来へ一方向に進む根拠として哲学・宇宙論とも深く関わっています。

使い方・例文

熱いコーヒーが自然に冷めても、冷めたコーヒーが自然に熱くなることはない、という日常体験がこの法則の典型例です。

この用語をシェア

𝕏 でポスト LINE

最終更新:

関連用語