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化学反応と切っても切れないのが,熱力学
歴史があるせいか,エネルギーの定義がいろいろあって混同
しちゃった経験ありませんか.そこで,次のイメージ作ってみました.
「私の先生は,もっとおもろい語呂合わせ教えてくれたよ」 という人,
教えて下さい.
1.熱力でいうエネルギーの種類
内部エネルギー
エンタルピー
ヘルムホルツ自由エネルギー
ギブス自由エネルギー
2.暗記法
(1)内部エネルギーとエンタルピーは お風呂あそび
内部エネルギーは,お風呂で風船あそび
エンタルピーは,お風呂で 樽(たる)回し
そのこころは,
内部エネルギーもエンタルピーも 定温(お風呂) で
内部エネルギーは,定圧(風船のたとえ)
エンタルピーは,定積(体積一定の樽のたとえ)
だからして,
内部エネルギー dU(お風呂で,うー(U)熱い)=
dS T(お風呂) + P(ふうせん) dV (*1)
エンタルピー dH(お風呂で,いやんエッチ)=
dS T + dP V(樽:タル)
(2)自由エネルギーは,砂(S:エントロピー)あそび
ヘルムホルツ自由エネルギーは, ヘ リウムガス風船 (砂入り)
ギブス自由エネルギーは, ギブスでできた試験管(砂入り)
その心は,
自由エネルギーは,Sが一定 (熱くても,冷たくても砂(S)の数(状態数)は一
定)で
ヘルムホルツ自由エネルギーは,定圧(ふうせん)
ギブス自由エネルギーは,定積(なにせギブスでできた容器だもんで)
だからして,
ヘルムホルツ自由エネルギー
dF = −S(すな粒一定) dT + P(ふうせん) dV
ギブス自由エネルギー
dG = −S dT + dP V(ギブスの器)
(*1注意:化学ポテンシャルμ分は除いてあります.溶質を区別
する場合は,これに ∑ μdN Nは溶質粒子数あるいはモル数
を追加して下さい.まあ,定温反応を議論する場合が多いので
μ=一定と見ても不都合のないケースが多いでしょうが,その辺が
びみょー場合は,μが T と P の関数になるのをお忘れなく.
なにせμは(∂G/∂N))
しっかし,何も微分形式で定義しなくても....と思った昔の学生さん
達,挙手. (^^;)/
飯田一浩
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