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。
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
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
No.3
- 回答日時:
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。
> 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。
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