定圧過程

質問

定圧過程とは系を圧力一定の条件の下にある状態から別の状態へと移行させる準静的過程である、とウィキペディアに載っているのですが、
一定圧力の下で状態を移行させると必ず準静的になるのですか？
それとも、定圧過程は準静的だと定義したのですか？

また、定圧過程が準静的ならば、dH=dqとなるのは一定圧力の下で可逆変化を
するときだけなのでしょうか？　僕の使ってる本には定圧とは書いてありますが可逆や準静的という言葉は出てきていないので、少し混乱しています

回答No.4

jamf0421 · ベストアンサー

本来No2さんがお答えになればよろしいですがGWで暇ですから...
>dH=dq+dw+pdv+vdp
>=dq+vdp+(p-Pex)dvであって、
>dH=dqになるにはdp=0かつp=Pex必要であって、これを満たすのは定圧
>かつ準静的変化の時なので、可逆が必要だと思うのですが、どうでし
>ょうか
この計算の前提として
dU=dq-Pexdv
を使っておられます。Uの変化とかの計算は、実際にどうしたかは別にして、最初の状態と最後の状態を繋ぐ、準静的ルートに従って行います。従ってこの場合はp=Pexのルートです。よって逆にdH=dqは定圧変化であれば、途中は準静的でなくても成立します。

お礼

回答ありがとうございます
HやUなどの状態関数の変化は経路によらないので、
準静的な経路で求めた変化量はほかの経路での変化量と等しく、
準静的でdHを求めてしまえば他のどの経路にも適用できる、ということですね。
よくわかったと思います。ありがとうございました

回答No.5

tono-todo

＃２　です。補足に回答します。

> ここについてですが、dH=dq+dw+pdv+vdp
> =dq+vdp+(p-Pex)dvであって、

この式が間違い。
加える熱量は内部エネルギーの増と外部にする仕事です。
ｄｑ＝ｄｕ＋ｄｗ
ここでｄｗは対象の系（気体でも液体でも何でもよい）が外部にする仕事ですから
ｄｗ＝ｐｄｖです。
外部の圧力Ｐｅｘは無関係です。
ｈ＝ｕ＋ｐｖですから
整理して
ｄｑ＝ｄｈ－ｖｄｐ
圧力に変化がない・・定圧変化ならば常に成立する関係で、準静的である必要は全くありません。

お礼

回答ありがとうございます
HやUなどの状態関数の変化は経路によらないので、
対象の系（気体でも液体でも何でもよい）が外部にする仕事を使ってしまえば
他のどの経路にもあてはまる、ということですね。
わかったと思います。ありがとうございました

回答No.3

jamf0421

蛇足かもしれませんが...
>一定圧力の下で状態を移行させると必ず準静的になるのですか？
揚げ足取り的な議論をしますが、たとえば熱膨張係数は
α=(1/v)(∂v/∂T）
です。
ここで容積の温度微分はp一定条件での微分です。気体であれ、液体であれ、固体であれαの実測データがありますが、定圧条件下での加温膨張を有限の時間でやって測定しているはずです。準静的過程ではありませんし、そうした条件に近づける必要もありません。

>それとも、定圧過程は準静的だと定義したのですか？
暗々裏にそうした仮定で議論している場合があるのでしょうが、準静的と定義されているのかどうか？

回答No.2

tono-todo

準静的過程というのは、理想的状態を表す表現です。
静的過程とは何も変化が起こらない状態ですので、何か変化があるけれどもそのこと以外に何も変化がない理想的状態（現実にはありえない）を準静的過程といいます。
これは、理論を極めるときの空想実験として用いられます。
現実には準静的過程なるものは存在しませんが、工業上では、他の変化が無視できる場合が多く、準静的過程で導いた理論をそのまま適用する事例が多くあります。
無視できない場合、一般的には理論値を係数処理して実際にあわせることがよく行われます。
定圧過程が準静的である、とは正しいような正しくないような・・
理論的（学校で学ぶ）には、定圧過程とは準静的変化を前提としています。
準静的過程の意味はお分かりでしょうか。
例えば、ピストンを動かすには無限大の時間をかけて動かすということですから、現実にはありえません。

ｄＨ＝ｄｑとは与える熱量が対象物のエンタルピ増と等しいということでしょうか。
これは、定圧変化であって、可逆的であるかどうかは関係ありません。
与える熱量はエンタルピの増と圧力の増に使われるのは可逆的であるかどうかは関係ありません。これは理想気体であろうがなかろうが、固体・液体すべてに通用します。
エネルギー保存の法則です。
圧力が一定の場合は常に成立します。
準静的であろうがなかろうが、成立します。定圧の条件だけであれば。
だけであればも実は意味があり、ピストン等の運動エネルギーを無視していますので、厳密には、準静的な過程が必要ですが、そのことに何か意味がありますか？
ウィキペディアが常に正しくはありません。
間違いは多い。
専門家が書いている場合が多いので、間違いとは言わないが、前提条件、適用限界が略されている場合が多い。
その道をかじったことがある人には、前提条件は自明ですから混乱は起きませんが、素人が読むと曲解することがあるのは覚悟しておいた方がよい。

補足

回答ありがとうございます
>dH=dqとは与える熱量が対象物のエンタルピ増と等しいということでしょうか。
これは、定圧変化であって、可逆的であるかどうかは関係ありません。

ここについてですが、dH=dq+dw+pdv+vdp
=dq+vdp+(p-Pex)dvであって、
dH=dqになるにはdp=0かつp=Pex必要であって、これを満たすのは定圧かつ準静的変化の時なので、可逆が必要だと思うのですが、どうでしょうか

回答No.1

jo-zen

以下のURLは参考になりませんか。

http://www.h6.dion.ne.jp/~xylapone/log2/phys/enthal15.html

あくまで、理想気体での話です。

お礼

URLをどうもありがとうございます！