生態、がメインコンテンツです。前回、温度変化を考慮すると、高温から低温に熱が移動するという変化を考慮しなければならないことがわかりました。それには、ヒートポンプと熱エンジンの理解が不可欠です。今回は、そこに焦点を当ててみます。熱エンジンでの仕事の取り出しこれまで、自然に起きる現象は上手くやれば仕事を取り出せること、その反対の現象を起こすには仕事が必要なことをみてきました。その点では、ヒートポンプや熱エンジンも何ら違いはありません。高温から低温に熱が移動するのは自然に起きるので上手くやれば仕事が取り出せる、これが熱エンジンです。低温から高温へは自然に熱が移動しないので、そうするためには仕事が必要、これがヒートポンプです。言えば、この発想を逆にすればすっきりするのでした。「低温から高温への熱移動は仕事が必要なので自然には起きない」と考えるのです。熱は高温から低温に移動するという当たり前のことが、他の理由から説明できました。可逆的な変化そう考えると、ヒートポンプや熱エンジンも他の変化と同列に扱うことができます。高温から低温に熱を移動するとき上手くやれば仕事を取り出せて、可逆的に変化させた場合に最大になるのです。逆に低温から高温に熱を移動するときには仕事が必要で、可逆的に変化させたときに最小になります。このことから、可逆的に変化させているのなら、どんな方法でも得られる仕事はぴったり一致するはずです。これまでと同じなのですが、適用範囲はぐっと広がります。世の中にある発熱や吸熱を伴う変化の全てで同じ値になります。この法則に縛られるのです。溶液の混合でみてみるまずは、これまで使ってきた溶液の混合で、ラフに熱エンジンを組み立ててみましょう。水溶液とnモルの水を混合するときに得られる仕事の最大値は、nRTχでした。これを使って、高い温度Thと低い温度Tlの間で熱移動をさせてみます。水と水溶液が分離した状態1と混合した状態2で比熱に違いがなく、温度は可逆的に変化できることにします。