相転移(?)でのエントロピー変化に関する質問

質問

温度T＝373K、圧力p=1atmに保たれた容器に、水と水蒸気が共存状態にある。準静とは限らない過程で1molの水が水蒸気に変わったが、変化後も共存状態で温度・圧力は変化前と同じままであった。この変化における系のエントロピーの変化分を計算せよ。ただし、この場合の気化熱は40670Jである。
という問題をかれこれ2時間以上考えているのですがどうしても分かりません。どうやらカルノーサイクルを考えることで解けるようなのですが、混乱しています。
この問題の解法を教えていただけますでしょうか。

回答No.2

12125j

容器の容積は一定なのでしょうか、
一定であればP,V,Tが一定となり、
エントロピーの変化を計算する必要はありません。

カルノーサイクルということであれば容器の容積変化を考慮して、
　dU = TdS − PdV
　dUは1molの水の気化による内部エネルギー増加（外部からの入熱）
　PdVは気化した水の膨張による仕事
となります。

お礼

御回答どうもありがとうございます。
dU=TdS-PdV
この式に温度Tと圧力p、dUにそのまま気化熱40670Jを代入すればよいのでしょうか。
そうすると右辺第二項のdVというのはどう扱えば良いのでしょうか。。。

回答No.1

appleton

なるほど、いいところをついていますね。
もう少し詳しく、2時間どのようなアプローチで考えてたかを書いてみてください。

補足

初めは気化熱を温度で割るだけで答えが出るのかと思っていたのですが、それが出来るのが準静過程の場合のみであることに気づきました。
そこでカルノーサイクルから得られる式
W=Q(T;X1-X0)-Q'(T';X'1-X'0)
の右辺のどちらかの項に気化熱の値を代入すればよいのか、などと考えましたがそこから進めません。
困ったのでネットで色々検索していたらいつのまにか2時間程経っていた。
こんな感じです。
ちなみにこの問題に到達するまでにテキスト(田崎晴明の熱力学に沿った内容)では変分原理、ラグランジェ変換などのことが軽く紹介されています。
エンタルピーのような関数はまだ登場していません。