熱力学の問題について

質問

断熱壁を持つ管の中に綿栓をつめる。はじめ気体は綿栓の左側に体積Ｖa、圧力Ｐa、温度Ｔaで存在する。左端の気体を一定圧力Ｐaに、右端の気体を一定圧力Ｐbに保ちながら気体を全量、綿栓の右側に移す。最終的に期待は体積Ｖb、圧力Ｐb、温度Ｔbになる。管壁からもピストンからも熱の流入がないとする。この過程で、エントロピーＳはどのように変化するか。

といういわゆるジュールトムソン過程に関する問題についての質問です。私はこの系全体は断熱変化なのだから熱量の変化量、エントロピーの変化量をそれぞれΔＱ、ΔＳとすると、

　　　　　ΔＱ＝０
　　　　　ΔＳ＝ΔＱ/Ｔ（Ｔは温度）

より、ΔＳ＝０となってエントロピーは変化せず一定（？）
などというよくわからない結論に達してしまったのですが、どこがおかしいのでしょうか？
また正しい結果はどのようになるのでしょうか？
熱力学初心者なので、とんでもない思い違いをしているかもしれませんが、わからなくてずっと悩んでいるので、丁寧に教えていただける方がいたらうれしいです。

回答No.1

Meowth · ベストアンサー

ジュールトムソン過程は熱の出入りがないので
第1法則から　
dU1+p1dV1=dU2+p2dV2
p1,p2一定のもとで、
d(U1+pV)=d(U2+pV)
となり、等エンタルピー過程
ｄＨ＝０
TdS=dH-Vdp
でdＨ＝０とおいた
TdＳ=-Vdp
にしたがってエントロピーは変化する

回答No.3

kk0902

ΔＳ＝ΔＱ/Ｔ（Ｔは温度）
は、準静的過程（どの系も常に平衡状態）でのみ成り立つ式です。

ところが、ジュールトムソン過程では気体は非平衡状態にあるので、上記の式は使えません。

お礼

＞　ΔＳ＝ΔＱ/Ｔ（Ｔは温度）は、準静的過程でのみで成り立つ式

知りませんでした…。
完全に勉強不足だったようです。
御回答ありがとうございます。

回答No.2

Meowth

補足
ジュールトムソン過程は可逆過程ではありあせん。

お礼

なるほど。ジュール・トムソン過程においてエンタルピーが保存されるのは知っていましたが、それを利用するのだとは気づきませんでした。
下の御回答と合わせてお礼を言わせていただきます。
本当にありがとうございました。