DS univ >0

今後の予定
9日目 11月27日 3・4章についての小テスト，講義（5章続き）
10日目 12月 4日小テスト答え合わせ
講義（6章）， 2回目口頭報告課題の発表
11日目 12月11日講義（6章の続き）
12日目 12月18日 2回目口頭報告
13日目 1月 8日口頭報告（２）の答あわせ，まとめ
14日目 1月15日予備テスト
15日目 1月22日定期テスト
本日の課題
なし（復習しておいて下さい）
1
重り＝力学的周囲
宇宙
（熱力学的世界）
＝系
＋熱的周囲
＋力学的周囲
系
系＝現在注目している部分
恒温槽＝熱的周囲
P59 図４－３
2
力学的周囲 DEmech
w
系
q
DE
DEtherm
熱的周囲
宇宙
DEuniv = 0
系
DE K
DE P
T
分子集合
状態
DE
DEel
化学反応
3
分子の運動エネルギー
加熱
E  EK  EP  Eel
P38
図３－１
4
分子間ポテンシャルエネルギー
E  EK  EP  Eel
P39
図３－２
5
電子エネルギー
E  EK  EP  Eel
結合状態の水素分子
解離状態の水素分子
P40
図３－３・４
6
H
H
エネルギー
発熱
H－H
結合エネルギーと発熱
P41
図３－５
7
エネルギー
状態A 4H(気体)+2O(気体)
494 kJ/mol
状態B 4H(気体)+O2(気体)
1836 kJ/mol
864 kJ/mol
状態C 2H2(気体)+O2(気体)
478 kJ/mol
状態D 2H2O(気体)
水素の燃焼
P42
図３－６
8
力学的周囲
P DV
系
宇宙
DH
DE
熱的周囲
Ｐ６２図４－６
定圧過程では
q  DH
w  PDV
DH  DE  PDV
PDVが無視できるときは
DH  DE  PDV  DE
9
10
ガウスライフル
鉄球磁石球２
状態 A
磁石球１
重力ポテンシャル
エネルギー
状態 B
運動エネルギー
状態 C
運動エネルギー
磁力のポテンシャル
エネルギー
磁石球どうしには強い引力がはたらいている．
磁石球と鉄球の間には弱い引力がはたらいている．
11
12
エントロピーとエンタルピーの違いを教えてほしいです。
エンタルピー
ヒーターで熱を加える → 吸熱量
Heat
エントロピー
とっ散らかした乱雑な部屋 → 乱雑さ
13
化学変化の進む方向はどのようにして決まるのか？
＜熱力学からの回答＞
宇宙（熱力学的世界）のエントロピーが増大する方向に
変化が進む．
（エントロピー増大の法則 or 熱力学第二法則）
定温・定圧過程では，
系の自由エネルギーが減少する方向に変化が進む．
（自由エネルギー減少の法則）
p71
14
乱雑さのない部屋
（本は本棚に，ごみはごみ箱に片付いている）
本棚ごみ箱
ごみ
誰かの部屋
本
p72
図５－１
乱雑さのない部屋のパターンは１通り
15
とても乱雑な部屋
（本もごみも床に散らかっている）
・・・
p72 図５－3
とても乱雑な部屋のパターンは
１０×１０＝１００通り
分子には知性がないので乱雑になっていく！
16
＜エントロピー＞
p73
S  k ln W
孤立系（宇宙）のエントロピーは自発的に増大する．
（エントロピー増大の法則 or 熱力学第2法則）
エントロピーは乱雑さの指標である．
17
Ｐ73 図５－4
S = k lnW
S とW の関係
0
1
W
18
体積が膨張するとエントロピーは？
物質の混合によりエントロピーは？
19
体積膨張
混合
p74 図５－５
p74 図５－６
20
蒸発，融解によりエントロピーは？
21
結晶（分子位置固定）
液体（分子位置可動，体積変化小）
気体（分子位置可動，大きな体積膨張）
p75 図５－７
22
分子の向き（配向）の乱れ
p75 図５－８
23
分子の運動エネルギーの増加により
エントロピーは？
24
Wエネルギー=1
Wエネルギー>>1
p76 図５－９
25
S  S 空間配置  S エネルギー
 k B ln W空間配置  k B ln Wエネルギー
p73
26
熱エネルギーになるとエントロピー増加
化学結合エネルギー → 熱エネルギー
電気エネルギー → 熱エネルギー
光エネルギー → 熱エネルギー
力学的エネルギー → 熱エネルギー
p76
27
温度上昇によって、エネルギー分配のエントロピーが増加す
るのは分かったが、空間配置のエントロピーはなぜ変化が
ないのか？運動エネルギーが増加して、様々な分子配置を
作れるような気がしますが・・・。
エントロピーのなかには、空間配置のエントロピーと分子の
エネルギー分配のエントロピーがあると書いてあったが、ど
ちらも細かく見ていけば無限の組み合わせがありそうだ。分
子の位置とエネルギーに最小単位を決めておく必要は無い
のか。
エントロピーは組み合わせが１つしかないような物質におい
て０になるのか。たとえば、０Ｋの結晶なら空間配置は１つに
決まり、分子のエネルギー分配も分配するエネルギーがな
いと１つの状態しか存在できないと思う。
28
とても乱雑な部屋
（本もごみも床に散らかっている）
・・・
p72 図５－3
とても乱雑な部屋のパターンは
１０×１０＝１００通り
29
30
発熱反応はなぜ自発的に進むのか？
p77
31
発熱反応はなぜ自発的に進むのか？
高エネルギーの（不安定な）結合
低エネルギーの（安定な）結合
Wエネルギー>>1
Wエネルギー=1
p77 図５－１０
32
33
ボールが低い場所で止まるのはなぜか？
p78 図５－１１
34
分子の運動
マクロな
物体の
運動
p78 図５－１２
35
吸熱変化が自発的に進行するのは
どういう場合か？
例：水の蒸発
食塩の水への溶解
p79
36
DSuniv>0：正反応が自発的に進む＝不可逆
DSuniv=0：どちら向きにも反応は
自発的には進まない
＝可逆
DSuniv<0：逆反応が自発的に進む＝不可逆
p82
37
力学的周囲
DSmech = 0
DStherm = －DH/T
系
DS
DH
宇宙
DSuniv
= DS + DStherm+ DSmech
熱的周囲
p81 図5－14
DSuniv = DS + DStherm >0 なら自発的に進行．
吸熱でStherm が減少しても，それ以上にS が増
加すれば，自発的に進行．
38
重り＝力学的周囲
DSmech = 0
系
系
p80 図5－13
39

Download Report