ポテンシャルエネルギーと力の関係落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化力に従って落下 → EP減少力に逆らって上昇 → EP増加重力力が大きいほどEP の増減は大きくなる． P32 図２－５ 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４－２ 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 V DE DEel 化学反応 3 分子の運動エネルギー加熱  K, trans 3  k BT 2 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 7 力学的周囲 P DV 系宇宙 DH DE 熱的周囲Ｐ６２図４－４ H  E  PV 定圧過程では DH  DE  PDV q  DH w   PDV 8 様々なエネルギーの値の比較（ｐ６３） •共有結合：約500 kJ/mol → Eel 水素の燃焼熱：約500 kJ/mol •水素結合：約20 kJ/mol → Ep 水の蒸発エンタルピー： 40 kJ/mol •ファンデルワールス力：約1 kJ/mol → Ep アルゴンの蒸発エンタルピー： 6.5 kJ/mol •PV仕事（300 K，1 atmで1 molの気体発生）： 2.4 kJ/mol •分子運動のエネルギー（300 K，RTの値）： 2.4 kJ/mol 多くの場合 DH  DE  PDV  DE 9 10 ＜エントロピー＞ p72 S  k lnW 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． 11 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 p71 図５－１乱雑さのない部屋のパターンは１通り 12 とても乱雑な部屋（本もごみも床に散らかっている）・・・ p71 図５－3 とても乱雑な部屋のパターンは１０×１０＝１００通り 13 ＜エントロピー＞ p72 S  k lnW 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． 14 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？ 15 体積膨張混合 p73 図５－５ p73 図５－６ 16 蒸発，融解によりエントロピーは？ 17 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） p74 図５－７ 18 分子の向き（配向）の乱れ p74 図５－８ 19 分子の運動エネルギーの増加によりエントロピーは？ 20 分子の運動エネルギーの増加によりエントロピーは？ 21 Wエネルギー=1 Wエネルギー>>1 p75 図５－９ 22 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 p72 23 発熱反応はなぜ自発的に進むのか？ p76 24 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 p76 図５－１０ 25 26 ボールが低い場所で止まるのはなぜか？ p77 図５－１１ 27 分子の運動マクロな物体の運動 p77 図５－１２ 28 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 p75 29 30 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 p78 31 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 p81 32 力学的周囲 DSmech = 0 DStherm = －DH/T 系 DS DH 宇宙 DSuniv = DS + DStherm+ DSmech 熱的周囲 p80 図5－14 DSuniv = DS + DStherm >0 なら自発的に進行． DSuniv = + 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． 33 重り＝力学的周囲 DSmech = 0 系系 p79 図5－13 34 力学的周囲 DSmech = 0 DStherm = －DH/T 系 DS DH 宇宙 DSuniv = DS + DStherm+ DSmech 熱的周囲 p80 図5－14 DSuniv = DS + DStherm >0 なら自発的に進行． DSuniv = + 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． 35 エネルギーとエントロピーの関係 DStherm  DEtherm / T  q / T 可逆変化の場合．．． DS univ  0 DS  DS therm  qrev / T さらに，定圧変化の場合．．． DH  qrev DS  DH / T 36 37 第6章自由エネルギー P100 自由エネルギーとは何か？定温定圧条件下における自発的変化で自由エネルギーが減少するのはなぜか？冊子p100 質問６－１ 38 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） p70 39 G  H  TS 定温・定圧変化では．．． DG  DH  TDS DS univ  DS therm  DS  DH / T  DS  (DH  TDS ) / T  DG / T 冊子p100 40 DS univ  DG / T T 0 自発変化では DG  0 DS univ  0 冊子p100-101 41 変化進行方向はDGによって決まる． DG  DH  TDS 反応進行の要因・DH が負（発熱する）・DS が正（乱雑になる） 42 力学的周囲 DSmech = 0 DStherm = －DH/T 系 DS DH 宇宙 DSuniv = DS + DStherm+ DSmech 熱的周囲 p80 図5－14 DSuniv = DStherm + DS > 0 なら自発的に進行． DG /T = － DH/T + DS > 0 DG = DH なら自発的に進行．－ TDS < 0 なら自発的に進行． 43 ボランティアスタッフ募集みんなであそぼう！科学の世界『やればやるほどおもしろい！』そんな科学の世界を思いっきり楽しもう！ ◆日程１2月22日(土) ①10～12時 ②13～15時 ◆会場岡山県生涯学習センター（岡山市伊島町） ◆主催岡山市子どもセンター各３００名ボランティアスタッフを高校生、大学生、大人の方にお願いしています。科学に関心を持つ機会が増えたり、スタッフ同士、あるいは、参加者とのコミュニケーションが楽しい。午前、午後のみも可。 ********************************************************************************* 12月15 (土) 10～12：30には、「みんなであそぼう！科学の世界」スタッフ養成講座も開かれます。場所は岡山県生涯学習センター情報創作棟3F美術室。 44 中学校教員採用試験合格者との懇談会日時： 12月12日（水）１１：００～１２：００場所：未定内容：化学科4年生の中学校教員採用試験合格者（2名）が教員採用試験に向けた勉強方法、教員採用試験の実際などについて話題提供した後、フリーディスカッションする。参加希望者は？ 45