- ベストアンサー
エントロピーの偏微分
- みんなの回答 (2)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
siegmund です. > 一応私なりの答えを出すことができました。 ということで,よかったです. >「何か」とは具体的になんでしょうか > 何か不快に感じられたのであれば申し訳ありません。 別に私が不快に感じたのではありません. 私の問題ではなくてサイトのポリシーの問題で, http://blog.goo.ne.jp/oshietegoo/c/2fd47a0436464f7e861d622ad803e8ab の■丸投げ・依頼のところをご覧下さい. 私も自分の回答が過去何度もスレッドごと削除されたことがあります. > 見当がつきません。 というのですと, > 疑問点や問題点、お困りの点を明確にして投稿いただきますようお願いいたします。 も難しいかも知れませんが,○○著の熱力学の本の△△のあたりをいろいろ探してみたとか, 書かれた方が無難な気がします. というわけで,質問者の satuchiko さんもご自分で問題解かれたようですから, 管理者の方にはご寛容をお願いします.
その他の回答 (1)
- siegmund
- ベストアンサー率64% (701/1090)
もう少し何か書いて頂かないと丸投げと見なされて削除対称になりかねなせん. dH = TdS + Vdp dU = TdS - pdV など考えてみればいかがでしょうか. 完全回答書くと,それこそ削除されそうです. > 数式的に処理できるのか,熱力学やエントロピーの意味を考えて示すのか 数式的に処理できますが, ごく基本的な熱力学量の性質(T>0,V>0, p>0)は使いますね.
お礼
回答どもありがとうございます。 「何か」とは具体的になんでしょうか。 私が出された問題は質問文そのままです(もちろん括弧ないの説明はありませんが)し、 出された問題の出所を書けば、特定される恐れがあります。 S,P,H,Uなどの文字は熱力学では広く使われているものと考えて いちいち説明はつけませんでした。 何か不快に感じられたのであれば申し訳ありません。 教えてくださいました二つの式により、極限をとったりすることで 一応私なりの答えを出すことができました。 どうもありがとうございました。
関連するQ&A
- 熱力学―エントロピーの導出について
熱力学―エントロピーの導出について 熱力学が苦手でつまずいているのですが・・・ この問題の詳しい答えを教えてください。 「nモルの気体からなる閉じた系が圧力P,体積V,温度T,の状態にある。 この系の準静的変化を考えて,系のエントロピーを導出したい。 閉じた系内の気体の状態方程式は次式で表される。 {P+(an^2/v^2)}(V-nb)=nRT また,この気体の内部エネルギーUは次式で表される。 U=CT-a(n^2/V) Rは気体定数,a,bおよびCはいずれも定数である。 温度T0,体積V0の基準状態でのエントロピーをS0とすれば, 温度T,体積V,のときのエントロピーSはどのように表されるか。」 ・・・面倒かもしれませんが詳しい導出の手順をお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 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。
- ベストアンサー
- 化学
- 偏微分と独立変数
熱力学で ∂U(S,V)/∂T という偏微分を考えます。 ∂U(S,V)/∂T = (∂U(S,V)/∂S)(∂S/∂T)+(∂U(S,V)/∂V)(∂V/∂T) と書けることはわかりました。また、SとVが独立変数であることから ∂U(S,V)/∂T = (∂U(S,V)/∂S)(∂S/∂V)(∂V/∂T)+ … と書けないこともわかりました。では、 ∂U(S,V)/∂T = (∂U(S,V)/∂S)(∂S/∂P)(∂P/∂T)+ … とは書けるのでしょうか? 私としては可能であると考えているのですが、正直あまり理解できていない状態です。どうかご教授下さればと思います。 また、上に付随で(というかこっちが核心かも^^;)質問なのですが、上ではSとVを独立変数と決めていますが、これは熱力学の命題だからそういったことが許されているのでしょうか? 例えば、ラグランジアンはqとqdotを独立変数として考えますが、これは「今はこの二つをまったく独立と考えますよ」と定義した上での議論なのか、もしくは、それらが独立と考えられる条件の上での議論なのか、どちらなのでしょうか?前者であるならとてもスッキリ理解できるのですが。。。ラグランジュ形式は一般の力学運動を考えていると思うので後者ではないと信じたいのですが…(^^;; どうぞよろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 物理学
- 定圧過程におけるエントロピー変化
圧力一定で一成分単純系の体積をViからVfまで変化させたときの、エントロピーの変化はどのように表されるか解りますか? 具体的には、 V:体積 T:絶対温度 p:系の圧力 n:系の物質量 C(V):定圧熱容量 ((∂T/∂V)(p,n)):p,nを固定してVでTを偏微分 とすると、エントロピーの変化ΔSは、 ΔS=∫[Vi,Vf]((C(V)/T)((∂T/∂V)(p,n)))dV で表されるというのは合っていますか。 間違っているならば、積分での表し方を教えていただけませんか。 また、あっている場合も間違っている場合も、正解の導出方法を教えて頂けませんか?
- ベストアンサー
- 物理学
- 熱力学のエントロピーに関する質問
温度TをU,V,Nの関数と見なし、エントロピーS(T,V,N)をS~(U,V,N)と書くとき、∂S~(U,V,N)/∂V=p(T,V,N)/Tとなることを示すという問題に関して質問です。 テキストに載っている導出は、 p=-∂F(T,V,N)/∂V=T{∂S(T,V,N)/∂V+∂T(U,V,N)/∂V・∂S(T,V,N)/∂T}=T∂S~(U,V,N)/∂V というものです。 ここで、2番目の等号が成り立つのは何故かがどうしても分かりません。 どのような計算過程を経てこうなるのかを教えていただけないでしょうか。
- ベストアンサー
- 物理学
- 等エントロピー過程において
熱力学のことで質問させていただきます。 「ポンプを用いてT1[K]、p1[kPa]の水をp2[MPa]まで昇圧(p1<p2)するときの仕事量を等エントロピー過程を仮定し求めよ。水の比容積をv[m^3/kg]とする。」 という問題があるのですが、このとき等エントロピー過程なのでdS=0となり、dQ=0なので、断熱変化を表すと考え状態1から状態2へ移るとして -vdp=dq-dh→-vdp=-dh ∴h1-h2=∫vdp (区間2→1) が仕事量にあたると思ったのですが、この右辺のvが問題での比容積にあたるのでしょうか?そうなるとvは定数になってしまうのでしょうか?vが定数なら等容変化となりp-v線図上で断熱変化を示す曲線が得られなくなり、あり得ないと思うのです。なので比容積vは圧力pの関数v(p)なので、状態方程式等を用いて変形し、積分すればいいのかと思うのですが与えられている量(p1,T1など)で表現できない気がしてどう考えても答えがでてきません…。 長々と訳のわからない文章になってしまいましたが、この問いにおいての仕事量の求め方を教えて頂きたいです。初歩的な質問で申し訳ないですが、よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 物理学
- 自由エネルギーの微分とエントロピーの考え方
ヘルムホルツの自由エネルギーはF=U-TSと表されるから、エントロピーS=-(∂F/∂T) となりますが、 この式がどういった現象を表しているのかイマイチ掴めません。 例えば縦軸Fで横軸が温度Tで「W」という形のグラフがあったとしたら、温度微分して傾きが右肩上がりの「/」の部分はエントロピーがS<0になるかと思います。この系において温度が上がるとエントロピーが負になるという具体的な現象が分からないのです。また極大値を超えて傾きが「\」の領域ではS>0となりますが、グラフで極大値という山を越える前と後ではエントロピーの正負が違うというのはどのように解釈できるのでしょうか?極大値の温度Tが相転移点などを表しているような気がするのですがよく分かりません。 どなたかご教授お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- エントロピーをSと表記するのはなぜですか?
こんにちは、 熱力学でエントロピーをSと表記するのはなぜですか? (ほか、エンタルピーをHと表記するのも。) ギブズの自由エネルギーはGでわかるのですが。 何かお分かりの方がいましたら教えてください。よろしくお願いします。
- 締切済み
- 化学
- エネルギーの全微分
以下の問題があります。 【問題】 エネルギーU[S,V,N] の全微分は dU = TdS - PdV + μdN で与えられる。 ∂T / ∂P = - ∂V / ∂S は正しいか。 【解答】 解答を読むと誤りであって、その理由は H = U + PV を利用してルジャンドル変換を行った後の dH = TdS + VdP + μdN から ∂T / ∂P を得ると ∂V / ∂S になり、問題の右辺の負号が不要だからとなります。 【質問】 教えていただきたいのは次のことです。 dH の形に変換した後の式を利用すると解答の通りになることはわかるのですが、なぜ変換をしなければならないのかがわかりません。 もとの dU の形から変形すれば、∂T = ∂U / ∂S, ∂P = - ∂U / ∂V から ∂T / ∂P = - ∂V / ∂S となり、問題の式と一致します。 なにを判断材料として いったん dH の形に変換するのでしょうか。 なにかを忘れているか見落としているのだと思うのですが、わからなくて。 お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
どこを起点として考えればよいかも思いつかなかったので、 「見当がつかない」と書かせていただきました。 一応、ベースにして勉強している教科書もあるのですが、 その教科書は比較的最近発売されたもので、 しかも他の教科書・参考書とは違う流儀のものであるので、 勘が良い人なら特定してくる恐れが多分にあるので、 提示できませんでした。 申し訳ありません。 「見当がつかない」と質問すれば、 中には、丁寧に全部教えてくれる方もいらっしゃるのですが、 siegmundさんのようにヒントを与えてくれて、 そこから考えてみて、今回のようにうまくいく場合もありますし、 どうしてもわからない場合は、 「このように考えたのですが、うまくいきませんでした」 などと、何かしらの前進があると思ってこのように質問させていただきました。 やはり考えても思いつかなかったり、気づかなかったり、 なんらかのブレイクスルーが必要な場合もあると思いますし、 でも、丸投げと思われてはいけないので、 「数式的に処理できるのか、熱力学やエントロピーの意味を考えて示すのかさえ見当がつきません。」 という言葉を入れた次第です。 今回は、一応解決することができましたし、 その他の面でも教えていただき、ためになりました。 どうもありがとうございました。