先週の復習をした後、の内容を講義。これで$T{\partial S\over\partial T}={\partial U\over\partial T}$が言えた。
「X(示量変数)を固定して温度を上げると内部エネルギーも増える$\left({\partial U\over\partial T}>0\right)$」ということが確認済なので、これで「X(示量変数)を固定して温度を上げるとエントロピーも増える$\left({\partial S\over \partial T}>0\right)$」ということが確認できた。
「プランクの原理」(断熱操作では、示量変数を固定して温度を下げることはできない)があるので、「断熱操作では、示量変数を固定してエントロピーを減らすことはできな」という原理が出てくる。「準静的断熱操作では変化しない量」としてエントロピーを導入したが、プランクの原理(さらに元はケルビンの原理)のおかげで、エントロピーは「減らせない量」であることがわかる(たとえばクーラーは部屋のエントロピーを下げているように思われるが、実は室外機でもっと大きいエントロピーを室外に放出していて、地球全体のエントロピーは上がっている)。
ケルビンの原理からプランクの原理を導く方法は以下の通り。
温度$T$、体積$V$の状態でまず系の周りを断熱壁で覆って断熱された状態にして、断熱操作(一般に準静的でない)を行って、体積が元の状態に戻す。このとき系の温度は$T'$に変化したとする。その後断熱壁をとりさって系と環境を接触させると、系は元の温度$T$に戻る。これはサイクルだから、ケルビンの原理(等温環境下で元に戻る操作を行なうと、系のする仕事は負)を適用すると、系は負の仕事をする。仕事をするのは最初の断熱操作で、断熱操作で負の仕事をされれば内部エネルギーは増加し、ゆえに温度は上がる。
青字は受講者からの声、赤字は前野よりの返答です。
主なもの、代表的なもののみについて記し、回答しています。