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excelによるエントロピー増大の法則(熱力学第二法則)シミュレーション

excelによるエントロピー保存則(熱力学第二法則)シミュレーションの説明

温度の異なる三体A・B・C間で生じる熱移動&温度変化を

・エントロピー増大の法則(S > 0)に従う場合
・エントロピー減少の法則(S < 0)に従う場合
・一切従わない場合

についてエクセルでシミュレーションしました。
excelダウンロードはこちら

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まず、温度の異なる三体A・B・Cの間で想定される
熱移動のケースをいくつかランダムに用意します。
例)
ケース1(Qa,Qb,Qc) = ( 0.9,-0.2,-0.7)
ケース2(Qa,Qb,Qc) = (-0.5, 0.2, 0.3)
・・・・
ケース1はBが0.2、Cが0.7熱を奪われ
Aが0.9熱くなったことを表します。

ランダムなので、温度の低いものから高いものへ
熱が移動してしまうケースも含まれています。
また熱は必ず3体間でやりとりされるので
増減足し合わせるとゼロになります。(ΣQ = 0)

ここで、各ケースについてエントロピー変化Sを
計算します。この場合

S = Qa/Ta + Qb/Tb + Qb/Tb

となります。このとき・・

-----------------------

【エントロピー増大の法則あり】
Sが正の場合のみを採用していくと
温度が自然と落ち着いていきます。

【エントロピー減少の法則あり】
逆にSが負の場合のみ採用していくと
高いものはより高く!低いものはより低く!
なっていきます。

【法則なし】
熱移動に一切法則性がないとすると
温度はランダムウォークします。
excelによるエントロピー保存則(熱力学第二法則)シミュレーション

エントロピー増大の法則があってよかったですね。

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