Q：演習問題2－1で、問題設定が真空膨張なので温度変化があるのでは

Ｑ：演習問題２－１で、問題設定が真空膨張なので温度変化があるのではないでしょうか？
Ａ：まず、エントロピーは状態量なので、過程と関係ありません。最初と最後の状態だけ
でエントロピー差が決定されます。また d'Q/T の積分は必ず可逆過程（準静的過程）で行
う必要があります。積分の際につかうこの過程と、問題中の真空膨張は関係ありません。
知るべきは、変化前の体積、温度と、変化後の体積、温度です。
この問題の場合、理想気体、とありますので、内部エネルギーは体積に依存しません。
（式で書けば(dU/dV)_T=0。）
（統計力学によれば、1mol の単原子分子の理想気体では Cv=(3/2)R です。したがって、
U=CvT=(3/2)RT になります。）
したがって、真空膨張の前後で温度は同じなので、等温変化で体積の変化する準静的過程
を考えて、d'Q/T を積分します。繰り返しますが、この過程と、問題設定の真空膨張は関係
ありません。
そういうわけで、
d'Q=dU+pdV
かつ dU=0
から
d'Q=pdV
となり、
ΔS=∫pdV=RT∫(1/T)(1/V)dV=R∫(1/V)dV=R log(V2/V1)
のようになります。

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