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エントロピー変化の問題です。
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準静的過程でないとエントロピー生成が起こってしまうので、考えやすい準静的過程で計算します。(準静的ならdS=dQ/T、不可逆ならdS>dQ/Tです。） たとえば、まず25℃(298 K)から125℃(398 K)に1 atmのまま加熱します。この時のエントロピー変化は ΔS1=∫dq/T=3*Cp∫dT/T=(15R/2)ln(398/298)=62.355x0.2894=18.04 J/K となります。ここでは気体の加熱でエントロピー増大です。 続いてこの気体を等温圧縮して5 atmにします。この時外部から仕事を貰います。初期の体積をVi,圧縮後の体積をVfとしますと1*Vi=5*VfですからVf/Vi=1/5です。 w=-∫pdV=-3*R*398∫(1/V)dV=-9926.9ln(1/5)=15977 J これだけの仕事を貰うので、等温を保つためそれと等量の熱を熱溜めに放出します。 Q=-15977 よってエントロピー変化は ΔS2=-15977/398=-40.14 J/K です。ここでは気体の圧縮でエントロピー減少です。 全体のエントロピー変化は ΔS=-22.10 J/K となりエントロピーは減少します。
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