エントロピー (1回目)

2023/4/16(日)
エントロピー (1回目)
 
(Entropy)

 

1回目はエンタルピーについてです

 
□ 熱力学第一法則
 
ΔU = Q + W … (熱力学第一法則)
 
内部エネルギーの変化は
得た熱量と得た仕事の総和
(内部エネルギーは温度などで決まる状態量)
 
状態量:A→Bの変化でA,Bの状態を表す量
非状態量:状態で表せない量
 
系とその外部を区別して
系から見て
 
U:内部エネルギー(J)(状態量)
Q:得た熱量(J)(非状態量)
W:得た仕事(J)(非状態量)
Δ:増加量を表す
 
状態Aから熱量と仕事を得て状態Bになる
 
A:U_A + Q + W → B:U_B 
U_A + Q + W = U_B 
U_B - U_A = Q + W
よって
ΔU = Q + W
または
Q = ΔU - W
 
 
□ エンタルピー(Enthalpy)
 
エンタルピーの増加量ΔH(状態量)は
定圧過程(外圧一定)での熱量
(非状態量の熱量Qを状態量で表したもの)
 
H:エンタルピー(J)(状態量)
V:体積(m³)(状態量)
P:圧力(Pa = N/m²)(状態量)
W:得た仕事(N･m = J)(非状態量)
 
定圧なので仕事は
W = -PΔV … [(N/m²)m³ = N･m = J](状態量)
となる
(-は外部から仕事を得ると体積が減るため)
 
状態AからQを得て外部に仕事(PΔV)をして
状態Bになる(得た仕事は-PΔV)
 
A:U_A + Q - PΔV → B:U_B 
 
Q - PΔV =  U_B - U_A 
よって与えた熱量は
Q = ΔU + PΔV
このQは状態量で表せているので
ΔHとして
 
ΔH = ΔU + PΔV
(H = U + PV)
 
つまり
 
Q = ΔU - W
は、定圧過程(外圧一定)では
Wは-PΔV、QはΔHなので
ΔH = ΔU + PΔV
 
 
定圧で出入りする熱量をエンタルピー変化という
(ΔH:定圧での熱量Q)
 
化学反応や状態変化は通常
定圧(外圧一定)で行われるので
出入りする熱量はエンタルピー変化を使用する
 
 
 
□ 水に関する値
(定圧:1気圧)
 
ΔvapH = 2.23  kJ/g … 比蒸発エンタルピー
ΔfusH = 0.334 kJ/g … 比融解エンタルピー
エンタルピー(Enthalpy):定圧時の熱量
 
Cp(g) = 1.86 J/(K･g) … 定圧比熱容量(気)
Cp(l) = 4.20 J/(K･g) … 定圧比熱容量(液)
Cp(s) = 2.10 J/(K･g) … 定圧比熱容量(固)
水のモル質量 = 18.01528... g/mol
1cal = 4.18605 J