• ベストアンサー

エントロピー

S=klogW の導き方を教えてください。 本を何冊かみましたが省略するとかいてありました。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • siegmund
  • ベストアンサー率64% (701/1090)
回答No.2

ボルツマン流の統計力学では S = k log W はエントロピーの定義です. W は,エネルギー,体積,粒子数を指定したときの ミクロな状態数です. エントロピーSはもともと熱力学でクラウジウスが導入した概念です. 準静的変化で微少熱量 dQ と dQ = TdS の関係にある S が 状態量であるというのが,熱力学的なエントロピーの導入です. クラウジウスの時点では状態数と関係があることはわかっていませんでした. お尋ねの件は,証明というより,エントロピーの2つの定義が 同じものであるかどうか,というようなことになると思います. 熱力学・統計力学の構成全体を理解していただかないとならないので ここではとても書き切れません. 大学の物理学科の2年か3年で半年間の講義, あるいは教科書一冊になってしまいます. frank さんが書かれているように, 適当な統計力学の本を読んでいただくより仕方がないと思いますが, 量子力学などの知識も必要ですから,それなりの難しさはあります. 「本を何冊かみましたが省略するとかいてありました」は そういう事情によるのでしょう. 余談ですが,ウィーンにあるボルツマンのお墓には S = k log W の式が刻んであります.

その他の回答 (1)

  • frank
  • ベストアンサー率15% (15/94)
回答No.1

有名なボルツマンの式ですね 私の手元にある本には証明がされてあります ここで証明するのは難しいので、本を紹介します 岩波書店の物理入門コース、熱・統計力学 です 「統計力学」の本を読まれてはいかがでしょう それならたいていは導いてあると思うんですが ただし、物理が専門でないのでしたら理解するのは困難かもしれません 物理専門でないならそういうもんだとして使ってもいいかもしれません 参考URLをつけておきます このサイトの中のどこかにいい所があるかも

参考URL:
http://ha2.seikyou.ne.jp/home/Kiyoshi.Shiraishi/klink.html

関連するQ&A

  • エントロピー

    熱力学状態量のエントロピーS=dQ/Tと、乱雑さの指標となるエントロピーS=k*lnΩが同じものになるのはなぜでしょうか? 本で調べても、どうもはっきりとした理由がのってません。 誰か教えてください

  • エントロピーについて 公式について

    本にΔS=ΔH/T と漠然とでてきたのですが、この公式がなぜ成り立つのでしょうか?

  • エントロピー

    エントロピーにはHとSがありますが、その差がわかりません。 SとHではどのように違うのでしょうか。

  • エントロピーの問題でわからないことがあります。

    エントロピーの問題でわからないことがあります。 サイエンス社の「演習 化学熱力学」を使用して勉強しています。この本に載っている問題でわからないことがあります。 (4章の問題2.1です) 【nmolの理想気体を断熱的かつ不可逆的に容積V1からV2まで膨張させる。不可逆変化の際、(1)外界に仕事をしない (2)外界に多少の仕事をする場合 で、気体の温度はどのように変わるか。また気体と外界のエントロピーはどのように変わるか】 という問題です。わからないのは、(2)での気体のエントロピー変化ΔS(2)についての以下の解答です。 この場合、エントロピーは増大するがΔU<0となるため温度が低下(T2になるとする)するので、ΔS(2)は(1)での気体のエントロピー変化ΔS(1)よりも小さくなる。 そしてΔS(2)とΔS(1)との差は、「nmolの気体を体積V2のままT1からT2に低下させるときのエントロピー変化」に等しい。 従ってΔS(1)-ΔS(2)=nCvln(T2/T1)となる と書いてありますが、T2<T1なのでln(T2/T1)<0ですから、ΔS(1)-ΔS(2)<0つまりΔS(1)<ΔS(2)となり、 上の文章と矛盾してますよね・・・? 正しくは ΔS(2)とΔS(1)との差は、「nmolの気体を体積V2のままT2からT1に上昇させるときのエントロピー変化」に等しい。 従ってΔS(1)-ΔS(2)=nCvln(T1/T2)となる ではないでしょうか? さらに書いてしまいますと、「ΔU<0となるため温度が低下(T2になるとする)するので、ΔS(2)は(1)での気体のエントロピー変化ΔS(1)よりも小さくなる」という部分も、直感的によくわかりません。 準静的過程でつなぐ図を自分で書けばわかるのですが、解答に書いてあることが正しいのであれば、 かなり混乱してしまいそうです。 何か初歩的な勘違いをしていたら申し訳ありませんが、 ご回答よろしくお願い致します。

  • エントロピーについて

    理想気体が等温膨張すると、そのエントロピーSは増大する」 というのがよく理解できません。分かりやすく説明していただけると幸いです。 そもそもエントロピーというのは、その温度における無秩序さで、自発的な化学反応はΔS≧0なんですよね?? すみませんが、宜しくお願いします。

  • エントロピー

    ゴムについてなんですが、エントロピー変化ΔSを 温度と長さの変化ΔT,Δlでどうすれば表せますか?

  • エントロピー

    S(エントロピー)は状態量のため可逆的であるか不可逆的であるかを特定する必要はないという記述を見たのですが、いったいどういうことなのでしょうか?

  • エントロピーについて

    孤立系のエントロピーは不可逆過程だと増えるとかいてあったのですが、ΔS=∫dQ/Tで、孤立系ではdQがゼロになって、エントロピーもゼロになってしまわないのですか?

  • エントロピーの求め方

    専門でないので初心者です。 エントロピーの求め方についての質問です。 参考書には等温での圧力変化の際のエントロピーを求める式(ΔS=nRln*Pa/Pb)や、逆に等圧での温度変化の際のエントロピーを求める式(ΔS=Cpln*Tb/Ta)が載っていました。 では、圧力も温度も変化する際にはどのようにしてエントロピーを求めたら良いのでしょうか。モル熱容量は与えられています(5/2*R)。 詳しい方、よろしくお願いします。

  • エントロピー

    トランプのカードを集合S={A,2,3}T={4,5,6,7}U={8,9}V={10,J,Q,K}に分割したとき、引いたカードが集合 S,T,U,V に属する確率 Ps,Pt,Pu,Pv を求めて、確率分布(Ps,Pt,Pu,Pv)のエントロピーを求めよ。ただし、logの計算をする必要はない。 この問題で Ps=3/13,Pt=4/13,Pu=2/13,Pv4/13 と理解できるのですが、エントロピーの部分がよくわかりません。エントロピーの式と解説を教えてほしいです。よろしくお願いします。