エントロピー

質問

エントロピー変化を考える際の質問です。

定温変化では不可逆変化も起こりうるってことは分かるんですが、定圧(たとえば圧力pで温度がT1からT2になる)変化の場合、不可逆変化は起こるのか?起こるならどうして起こるのか?どうやって不可逆変化の歳のエントロピー変化を求めれば良いのか

を教えて下さい。

回答No.2

ojisan7

こんにちは。

>どうやって不可逆変化の歳のエントロピー変化を求めれば良いのか

エントロピーというのは準静的過程（可逆過程）で定義される、示量的な状態量です。ですから、可逆過程でのエントロピー変化を考えればよいのです。

ご参考までに。では。

回答No.1

jamf0421

現実に有限の時間で起こっている変化は常に不可逆変化です。たとえば理想気体を有限の速度（無限にゆっくりとではない）でT1→T2に昇温したとします。昇温すれば定圧条件では体積は膨張します。その温度はガス全体で均一でしょうか。温度と体積は各瞬間で理想気体の状態方程式を満たすでしょうか？逆にT2からもとのT1に有限の時間で冷やすときに、各瞬間の体積と温度の対応関係は昇温時と同じルートで戻るでしょうか。
計算をする場合は平衡（純粋に平衡なら変化は起きません）状態が相続いて起こったという理想化された系で計算します。熱源と系（たとえばガス）の温度が殆ど等しく、微少量の温度差で限りなくゆっくりと昇温する経路を想定します。こうすれば行きと帰りは同じ状態変数関係を保ちつつ変化するでしょう。ただしどのような不可逆変化も理想化して必ず可逆変化に近づけられるとは限りません。（拡散過程など）
こうした可逆過程でのエントロピー変化は、（今の例ではガスの吸熱）∫dq/Tで得られます。