![](http://oshiete.xgoo.jp/images/v2/pc/qa/question_title.png?e8efa67)
2.0 molのCO2(g)がはじめ25°C, 10 atmで断面積10.0 cm2のシリンダーに入っている。これを断熱的に外圧 100kPaに逆らって膨張させ、ピストンを外向きに20 cm動かした。二酸化炭素はCv,m = 28.8 J K-1 mol-1であり、また完全気体と仮定する。q, w, ∆T, ∆U, ∆Sを求めよ。
上の問題でどうしてΔS=0になるかが分かりません。私はSが状態関数であることを利用して等温可逆変化と定積加熱の二段階の過程を経てΔSを求めました。すなわち始状態(pi,Vi,Ti)から終状態(pf,Vf,Tf)へ断熱的に変化したとし、Viを理想気体の式から、VfをViにピストンの動いた体積を足して求め、その次にTi+ΔT=Tfで求めた後、
ΔS=nRln(Vf/Vi)+nCv(Tf/Ti)=0.60 J K^-1
のようにして求めました。
一方私の回答が間違っているなら、過去の質問(https://oshiete.goo.ne.jp/qa/5102366.html?from=h …)よりマイヤーの式を用いて、上の右辺の式が消しあってΔS=0となるはずですが、なぜ私の回答では0にならないのでしょうか?
最後にもう一つ質問お願いいたします。
不可逆過程ではq/Tでエントロピーを求めることはできないのでしょうか?ΔS>q/Tという情報しか得ることができないのでしょうか?
分かりにくい文章ですいません。
回答よろしくお願いします。
A 回答 (2件)
- 最新から表示
- 回答順に表示
No.2
- 回答日時:
どう求めたのかは知りませんが、ΔTの値が解答での想定と違うからでしょう。
シリンダー内外の圧力が違って、ピストンが他から力を受けないのであればそもそもピストンが20cmの位置では止まる状況を作れません。
ピストンを止めるための何かが存在しているはずで(例えば摩擦)、何が存在するとしても気体がピストンにした仕事とピストンが外部にした仕事の差を受け取る形になっているはずです。機構によっては受け取った仕事の全てをシリンダー内の気体の加熱に使う事もできるでしょうが、その問題では外部に捨てるなどしてシリンダー内のガスは準静的に断熱変化したとみなしたのでしょう。
> ΔS>q/Tという情報しか得ることができないのでしょうか?
それが熱力学第二法則ですね。
可逆過程でよくやるように経路上での積分でエントロピーを求める事を考えているなら、不可逆過程の途中の状態は熱平衡状態とは限らないわけで、熱力学の範疇では経路自体を定義できません。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 物理の問題が分かりません。 解説よろしくお願い致します。 ピストンのついた容器に一定量の気体を入れ、 2 2023/06/20 19:46
- 物理学 熱力学 エントロピー 断熱自由膨張 熱力学第2法則 クラウジウスの不等式 2 2022/07/14 12:58
- 物理学 熱力学 エントロピーについて 不可逆過程でのエントロピー変化を計算するには、エントロピーは状態量であ 3 2023/03/27 20:41
- 物理学 物理の熱力学の第一法則の問題です。 なめらかに動く軽いピストンがついたシリンダー内に気体が閉じ込めら 1 2023/06/20 19:45
- 化学 化学の分圧の問題です。お助けください。 2 2022/11/07 22:48
- 物理学 理想気体の温度をT1からT2に上げるとき, 圧力一定と体積一定の二つの過程で行うとする. エントロピ 2 2023/03/21 21:32
- 数学 ラプラス変換について 3 2022/10/13 22:18
- 物理学 高2物理についてです。 温度を保ちながら体積を3V0からV0に圧力を1/3p0からP0に変えた(気体 2 2023/08/28 19:49
- 物理学 ギブス自由エネルギー変化における体積変化の影響 1 2023/06/25 04:56
- 化学 化学基礎 中和滴定の溶液の体積の変化について 3 2022/09/26 17:05
このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています
おすすめ情報
このQ&Aを見た人がよく見るQ&A
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報