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    • 熱力学関数の導入

      エントロピーの理解を深めるため、ここで、ようやく熱力学方程式を登場させます。

       

      【熱力学第一法則】

       物体に熱(⊿Q)を加えると、物体の内部エネルギーの増加(U)と物体の体積変化(仕事=PV)に使われます。

       Pは圧力、⊿Vは体積変化です。

       

                                  Q = ⊿U PV

       

      気体の状態方程式

       体積(V)は圧力(P)に反比例し、温度(T)に比例します

       

                                  PV = nRT   1モルあたりでは、 PV = RT

       

              R:気体定数、T:絶対温度(K)

       

      内部エネルギー(U)は温度に比例】(とりあえず、そう信じてほしい。後で補足します)

       

      U = n3/2RT  1モルあたりでは、U = 3/2RT

       

      内部エネルギーの変化は、⊿U = 3/2RT


                                                                                                                                   

       

      これらを踏まえて、状態0(T0, V0)から状態1(T1, V1)に変わったときのエントロピー変化を計算します。

       

      エントロピー変化の定義: ⊿S = ⊿QT

       

      S = QT = ( U + PV)T

          = (3/2RT PV)T

          =3/2RTT RVV                         (状態方程式の変形:1T = RPV

          =3/2R (∫1/T dT) R(∫1/V dV)   ←積分のところは、T0→T1、V0→V1となります。

          =3/2RLn(T1T0) RLn(V1V0)


    • ここに、状態0(T0, V0)から状態1(T1, V1)になったときのエントロピー変化を計算する大事な式を得ました。

       

      S = QT

          =3/2RLn(T1T0) RLn(V1V0)

       

      (上の式は1モルあたりのエントロピー変化。nモルの物質を扱うときはnを乗ずればよい)