熱力学 エントロピー

質問

熱エネルギーが高温物体から、低温物体へと移動するときに、系全体のエントロピーが増大するのはどうしてですか。感覚的にエントロピーは負にならないのはわかるのですが、厳密に説明ができません。
よろしくお願いします。

回答No.3

ency · ベストアンサー

高温物体 (温度T1) が放出する熱を δQ1 (<0)、低温物体 (温度T2) が吸収する熱を δQ2 (>0) とします。

# 熱エネルギーの正負については、通常吸熱を正として考えるのは良いですよね？

このとき、高温物体に関するエントロピー変化 dS1 は

dS1 = δQ1/T1

低温物体に関するエントロピー変化 dS2 は

dS2 = δQ2/T2

系全体のエントロピー変化 dS は、これらの和で表されるので

dS = dS1 + dS2
　= δQ1/T1 + δQ2/T2

ここで、熱は高温物体から低温物体への移動のみを考えていますので、|δQ1|=|δQ2|=δQ とすると

δQ1 = -δQ, δQ2 = δQ

よって

dS = -δQ/T1 + δQ/T2
　= δQ(1/T2 - 1/T1) > 0

…ま、結局やっていることは No2 goma_2000さんと代わらないんですけどね。。。

回答No.2

goma_2000

厳密かどうかは？ですが、

いま高温物体から低温物体への熱量の移動をδQとすると、エントロピーの定義から、

dS=δQ/T

となります。δQは符号は違いますが、大きさは同じです。

高温物体の温度をT1、低温物体の温度をT2とすると、

高温でのdS1はdS1=-δQ/T1
低温でのdS2はdS2= δQ/T2

よって、

dS=dS1+dS2
=δQ(1/T2-1/T1)

です。

Tは高温物体の方が低温物体より高いので、

dS>=0

となります。

回答No.1

BLUEPIXY

簡単のために、
箱が２つあるとして
片方の箱には粒子が１つあって運動している、
もう片方には、粒子が１つもないとしますと
粒子が有る方が高温物体、ない方が低温物体と（極端な話）見なせると思います。
今、２つの箱をくっつけてくっつけた部分の境界（壁）をとりはらったとすると、粒子は２つの箱を自由に移動するようになるというわけですが、
これは、状態としては、片側の箱にあった状態より乱雑さ（エントロピー）が増えている（どちらにいるかわからない、逆に言えば、片側におしこめるにはそれなりのエネルギーが必要）と言えると思います。
勘違いコメントだったらすみません