今後の予定 10日目 11月25日 3・4章についての小テスト，答あわせ講義（5・6章） 11日目 12月 2日講義（6章の続き） 2回目口頭報告課題の発表 12日目 12月 9日講義（6章の続き），班で討論 13日目 12月16日 2回目口頭報告 14日目 1月13日 2回目口頭報告の答あわせ，エンジンの効率 15日目 1月20日小テスト，まとめ 16日目 1月27日定期テスト本日の課題 6章への感想・質問（i-sysで提出）口頭報告が終了していない人は授業終了後に相談に来ること． 1 小テスト2回目解答（１）定温・定圧，H2O（液体）→ H2O（固体）． q  w ① DEK ：0 ② DEP ：－ ③ DE ：－ ④q ：－（２）定温・定圧， 2HF（気体） → H2（気体）＋F2（気体）． DH >0，理想気体． ①DEtherm：－ ②DEmech：0 ③ DE ：＋ ④DEel：＋（３）断熱・定積，エチレン（気体）→ポリエチレン（固体）． DEel<0． ① DE ： 0 ② DT ：＋ 2 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 DEmech DEtherm 系 DE 系＝現在注目している部分恒温槽＝熱的周囲 P59 図４－３ 3 力学的周囲 DEmech w 系 q DE DEtherm 熱的周囲宇宙 DEuniv = 0 系 DE K  DE P DE DEel K, trans 3  k BT 2 T により分子集合変化状態に（Tに比例）より変化電子状態により変化 4 ＜エントロピー＞ p73 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． 5 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 6 体積膨張 p74 図５－５混合 p74 図５－６ 7 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 8 分子の向き（配向）の乱れ p75 図５－８ 9 Wエネルギー=1 Wエネルギー>>1 p76 図５－９ 10 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 11 エネルギーとエントロピーの関係 • エントロピーが増えるときは必ずエネルギーが増えるか？ 12 体積膨張 p74 図５－５混合 p74 図５－６ 13 発熱反応はなぜ自発的に進むのか？ p77 14 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 15 エネルギー H H－H H F F F－F H－F H－F H2（気体）＋F2（気体） → 2HF（気体） 16 17 ボールが低い場所で止まるのはなぜか？ p78 図５－１１ 18 分子の運動マクロな物体の運動 p78 図５－１２ 19 電池の本質は？ • 電池はなぜ電子の流れ（電流）を発生させることができるのか？ 20 「水池」による電池の説明外部の回路を通じて，電子を放出しやすい物質から電子を受け取りやすい物質に電子を移動させるのが電池． e－ダニエル電池の場合－極 Zn → Zn2＋＋ 2e－＋極 Cu2＋＋ 2e－→ Cu Cu Zn Zn2+ Cu2+ 21 エネルギー ≒電子エネルギー電気エネルギーは低エントロピー Cu2＋＋ Zn e－ Cu Zn 2e－ Zn2+ Cu2+ Cu ＋ Zn2＋ Zn から Cu2＋に直接電子を受け渡すと単なる発熱反応！ 22 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これらの変化でエントロピーはどうなるか？（温度・圧力一定条件下で考えよ） p79 23 液体気体蒸発混合・溶解 24 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 25 力学的周囲 DSmech = 0 宇宙 DSuniv = DS + DStherm+ DSmech 系 DS DH 熱的周囲 DStherm 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． 26 重り＝力学的周囲 DSmech = 0 系系 p80 図5－13 27 力学的周囲 DSmech = 0 宇宙 DSuniv = DS + DStherm+ DSmech 系 DS DH 熱的周囲 DStherm 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． 28 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） G  H  TS 29 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p103 30 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 = 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． 31 DGが負なら変化が自発的に進行（DGが正なら逆変化が自発的に進行） 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）「エネルギーが低い方が安定」 → 「自由エネルギーが低い方が安定」 32 温度変化についてのルシャトリエの原理が成り立つのはなぜか？＝高温にすると吸熱反応が起こるように平衡が移動するのはなぜか？具体例 CaCO3 （固体） → CaO（固体）+ CO2 （気体）＋＋ DG  DH  TDS 低温＋＋－（小）高温－＋－（大） T は絶対温度． T とDT は違う． 33