熱力学基礎 Thermodynamics （第７回） 講義レポート １１月１７日（月） 学生番号 氏名 いろいろな不可逆過程のエントロピー変化（なぜエントロピーが不可逆性を記述できるのか） 気体分子 加熱 熱振動の幅が小さ くなればエントロ ピーも小さくなる 熱振動の方向がバ ラバラになる 元に戻らない 冷却 不可逆過程でも取り 戻せるエントロピー ΔS = 不可逆過程で不可避に増 大するエントロピー 理想気体の自由膨張で体積が３倍になった場合のエントロピー変化 自由膨張での仕事 ΔW = 第一法則は成立（ する しない ） 自由膨張での熱 ΔQ = 理想気体なので = この熱からエントロピーは計算（ できる できない ） 自由膨張での温度変化 ΔT ΔT = エントロピーの計算には（ 可逆 不可逆 ）過程を用いる € € この場合は (A ）過程 € € € （Ａ ）過程のエントロピー変化を計算すればよい 微小過程でも（ dU = € ΔU = - ）なので = ∫ ΔS = f i Vf dS = ∫V dS = i ΔS = エントロピーは（ ）なので，（ 可逆 不可逆 ）過程である自由膨張でも，それと同じ変化（最初と最後の状態が € 同じ）であれば過程によらず，エントロピー変化は（ 同じ 異なる ）値となる。 ボルツマンの定義式から． € € 気体分子は最初Ａのみに存在し，すべての気体分子の存在の仕方は W=（ ）通り Ａ Ｂ C 膨張後は，Ａ，Ｂ，C のどこかに存在するという考え方をすれ ば，すべての気体分子の存在の仕方は 定義式（ ） より膨張前のエントロピー 膨張後の S= S= W=（ ）通り ΔS = よって エントロピー １モル分 問題16 (1) 気体Ａ 圧力差 P0 気体Ｂ PA 等温可逆膨張 P0 € 常に圧力が釣り合うようにして徐々に同じ容器内にいれてゆく € 等温可逆膨張 € 圧力差 ＡとBの 混合気体 € ＜仕事＞ 等温変化なので． ＜エントロピー変化＞ 定義により PB € 気体Bも同様 € ＜熱＞ ΔQ = ΔW = € 結局混合気体１モル当りのの エントロピー変化は ΔS = € 外界(熱源)のエントロピー変化は ΔS = € 全体のエントロピー変化は ΔS = € (2) 自由に混合する場合は，Ａ，Ｂともに自由膨張と考える € 自由混合では熱の出入りはないが，自由膨張は（ 可逆 不可逆 ）変化な € のでエントロピーを計算するためには変化の前後が（ 同じ 異なる ）状 態となる何らかの（ 可逆 不可逆 ）過程を用いる。 外界(熱源)のエントロピー変化は実際には熱は出入りして いない，すなわち想定される（ 可逆 不可逆 ）過程 でも熱の出入りはないと考えれば． ΔS = € ΔS = ここでは(1)の等温可逆過程を用いれば € ΔS = 全体のエントロピー変化は ΔS = € ΔS = 熱力学の（ ）法則 孤立系では dS ０ € 系と外界のそれぞれのエントロピー変化を全体で考えると（それぞれを足すと）エントロピーは必ず（ 減少 増加 ）している € ＜今回の講義の評価 3: 復習して整理すれば十分だ，２: 十分納得できなかったが努力できる，１: 自己学習不可 0：全くだめ ＞ 目標達成 １．エントロピー（ ） ２．理想気体の自由膨張（ ） ３．熱力学の第二法則（ ） 授業への取り組み（ 十分に授業に参加したと感じた。 集中が途切れることがあった あまり参加できなかった ） 教員の態度 （ 説明は丁寧でわかりやすかった 熱心だが理解できなかった まあまあ 全くだめ ） その他、質問、要望、感想など
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