不可逆過程におけるPV曲線について

質問

不可逆過程において、PV曲線、PT直線、VT直線などはそれぞれ過程の途中においてはどのように変化していくのでしょうか？
また、可逆過程とは、やはり変化の仕方が異なるのでしょうか？

回答No.2

haorimushi · ベストアンサー

No.1 の回答者です。再度のご質問にお答えします。

状況に関する限定がないので、可逆不可逆とＰＶ、ＰＴ、ＶＴ面上に表現できるということが対応しない例を作ることが可能です。たとえば、可逆な過程の一つに、容器になめらかに仕切り板を入れて、系を２つの部分に入れるというものを考えることができます。これは、単純にはＰＶ、ＰＴ、ＶＴ面上には表現できません。Ｖが突然２つに分かれるというのも「曲線」に含むことにすれば表現できると言えなくはないですけど。逆に、不可逆過程として、不可逆な化学反応が系全体で一様にゆっくり起こるという状況を（理想的には）考えることができます。この場合、常にＰ、Ｖ、Ｔが定義できますが、不可逆です。

と言っておきながら混ぜっ返すようなことを書きますが、世の中の非平衡現象のうちには、局所的には平衡で、場所ごとにはＰ、Ｔ、Ｖ（この場合は非体積に読み替える）が定義できることも多いです。だからこそコンピューターで天気予報ができるわけです。

ともかく状況をもっと限定しないと一概には言えません。そもそも質問の中の「ＰＴ直線」「ＶＴ直線」ということばも暗に１成分の理想気体で一様な系を考えているようではありますが、そのことが明記されていなかったので、とりあえずお答えの方はそれにに限らない一般論で答えました。なお、老婆心ながら申し上げますと、熱力学を勉強するときに理想気体の例しか考えていないと、熱力学に関して勘違いをすることが多いので、ほかの状態方程式の例も考えておいた方が理解が深まります。

回答No.1

haorimushi

不可逆過程といってもいろいろありますから、一概には言えませんが、一般的にいえば、Ｐ、Ｖ、Ｔが定義できなくなりますのでそのような線は定義できなくなります。初等的な熱力学の教科書に出ている例では、断熱自由膨張があります。断熱自由膨張過程の途中では、Ｖは定義できるとすることにしても、ＰやＴは無理です。

お礼

回答ありがとうございます。

それでは、
可逆過程
過程の途中においてもPV曲線、PT直線、VT直線などにおいて、常にグラフ上に状態を示すことができる。

不可逆過程
過程の途中において、PV曲線、PT直線、VT直線で表せない状態（非平衡状態？）を介する過程がある。

という理解であってるのでしょうか？それとも、定義できなくならない不可逆過程、定義できなくなる可逆過程もあるのでしょうか？