可逆変化と不可逆変化 - 物理学 - 教えて！goo

こんにちは

＞でも、PV=nRTが成立して、そこから積分するなら内側の気体の
＞する仕事はnRTｌｎ(Vf/Vi)ではないでしょうか。そうすると、
＞外のする仕事PexΔＶと一致しないことになると思うのですが・・・。

外側と内側は別の状態なんで、同一の式の左辺と右辺を中外で分けられないんです。
だから、
＞＞外圧一定よりw=-PexΔＶであるので、q=PexΔＶ
と１仮定置かなければなりません

＞可逆変化・不可逆変化と可逆過程・不可逆過程とはそれぞれ異
＞なるものなのでしょうか？

はい。不可逆変化は、まさに覆水盆に返らずです。
元の状態には戻りません。
繰り返し運動ならば、いつかは以前の状態を通っていくので可逆変化です。
過程のイメージとしては以上のような違いがあります。
可逆過程はビデオの逆回しのような…同じ軌跡を戻る振り子のような…
不可逆過程は、例えば土地のまわりを一週まわってきたら、同じ場所に到達するけど同じ道は通ってこなかった。（ちょっと無理あるか　汗）過程が一方通行なんです。

通報する

PV=nRTは成立してます

＞仕事を求める際に外圧を用いていますが
仕事は中から見ても外から見ても、符号を変えて同じ大きさですよね？
今回外圧を用いているのは、変化しないから計算しやすい、と言う理由です。
内圧(気体の圧力)は変化しているので、こちらで仕事を求めるなら、Pは積分しなきゃいけないし、Vも微分形。ややこしいですよね。だから外力で計算してるだけです。

そもそも不可逆変化は、摩擦や拡散等のロスによって元の状態に戻らない事を指します。
P-V図で物理分野って事はカルノーサイクルか何かでしょうか？
カルノーは可逆変化で不可逆過程なだけです。
そのあたりも再考慮してみてはいかがでしょう？

（１）、（２）両者の質問に対しては
PV=nRTは、理想気体なら常に成立します。ただ、熱屋も化学屋も、これを微積分して変化を式にします。微積の際、数学では“その関数が微分範囲で連続”とかいう制約がありませんでしたか？これもちゃんと考慮すれば、それが不可逆であろうと何だろうと状態方程式は成立します。

熱・機械屋にはあまり関係ありませんが、一応制約条件を書くとしたら以下の２点です。
●理想気体は分子自身の体積を考えないから、超高圧ではVがほぼ０になる。しかし実在気体は分子の体積によりVは０にはならない。
●理想気体では分子間力を考えないため、実在気体での超低温で凝縮する現象を考えられない。

通報する