生態、がメインコンテンツです。前回までで、説明はほぼ終わりです。大事なエントロピーがまだ出てきてないので、体裁を整えつつエントロピーを導いていきましょう。エントロピーは増大するのか熱力学第一法則のまとめまずは可逆的に変化させた場合を考えます。ここでΔは差分を表す記号です。(2)かどちらかの式を使って熱力学第一法則を表しています。ここでは(1)式で説明していきます。可逆的な変化の場合ここで、可逆的な変化だけを考えてみます。このとき、得られた仕事wは最大値になります。=Th/Tlという関係があることを示しました。/Ti=constと書くことができます。以前、変化の方向性の項で、温度一定の場合にWは保存するので、変化前と変化後の状態にエネルギーのような量、自由エネルギーをあてはめ、その差からWが計算できることを示しました。/Tiも保存量となり、それに対応する状態量を定義できます。それをエントロピーと呼びSで表します。ΔE=TΔS-Wエントロピーは、自由エネルギーとは違って、温度を変えた場合にも保存する量になります。ΔE=TΔS-Wは、可逆的な変化のときに成り立つものでした。不可逆な変化の場合はどうなるでしょう。ΔE=q-wここで、Wは得られる仕事の最大値でした。ここから、下式が導かれます。q≧TΔSTΔSは、吸熱量の最小値を表します。熱を奪われる場合はTΔSはマイナスの値になり、奪われる熱の最大値を示すことになります。エントロピーは増大するのかqは吸熱量を表しましたが、吸熱するということは、その分の熱をどこからか奪ったということです。熱の授受は相手がいなければできません。そこでAとBの二つの系の間での熱の移動を考えてみます。AからBにqの熱が移動したとすると、Aの吸熱量は-q、Bの吸熱量はqになります。Aの温度をTA、エントロピー変化をΔSAとし、Bの温度をTB、エントロピー変化をΔSBとします。≧TBです(低温から高温への熱移動はないので)。≧0Aのエントロピー変化とBのエントロピー変化を合計した全エントロピー変化は正の値になるのです。これは、2つ以上の系での熱移動にも拡張できるので、熱移動に関与した全ての系のエントロピーの合計は増大することが示されます。ここまで、水と水溶液の混合を例にして、仕事を取り出す方法を考えてきました。具体的な例で説明する熱力学の第3回目です。前回は、蒸気圧を使った水と溶液との混合で仕事を取り出す方法を考えて、その最大値を計算しました。クラウジウスの定理エネルギー保存則とは何か?熱力学第一法則を理解するために必要なこと。研究開発業務をしてる会社員。普通の理系人間として、科学者とは違う目線で科学の話題を提供します。メールフォーム少し軽めのネタを扱うブログを新しく立ち上げました。よければ、そちらもみてやってください。