原子で書いた文字「PEACE ’91

今後の予定
9日目 11月26日
追加問題レポートへの押印
1回目口頭報告答あわせ
講義（5章）
レポート回収
10日目 12月 3日 3・4章についての小テスト，講義（6章）
2回目口頭報告課題の発表
11日目 12月10日講義（6章の続き）
12日目 12月17日 2回目口頭報告
13日目 1月13日 2回目口頭報告の答あわせ，まとめ
14日目 1月21日予備テスト
15日目 1月28日定期テスト
本日の課題
5章への感想・質問（i-sysで提出）
1
落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化
力に従って移動
→ EP減少
力に逆らって移動
→ 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
2
分子間距離とポテンシャルエネルギー
EP
固体・液体
気体
0
r
理想気体ならEp=0．
dE P

F
dr
P35
図２－８
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
エネルギー
H
吸熱
H－H
7
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
8
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
9
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
10
モデル図
断熱条件で気体を圧縮した場合
力学的周囲
圧縮
熱的周囲
宇宙
断熱
系
エネルギー図
力学的周囲
宇宙
DE mech
w
系
E
q
熱的周囲
DE therm
DE univ= 0
DEtherm = 0
11
モデル図
等温条件で気体を圧縮した場合
力学的周囲
圧縮
熱的周囲
宇宙
系
理想気体
等温
エネルギー図
力学的周囲
宇宙
DE mech
w
系
E
q
熱的周囲
DE therm
DE univ= 0
DE = 0
12
モデル図
定積・等温条件で発熱反応が起こった場合
力学的周囲
定積
熱的周囲
宇宙
系
発熱
等温
エネルギー図
力学的周囲
宇宙
DE mech
w
系
E
q
熱的周囲
DE therm
DE univ= 0
DE mech= 0
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
少し乱雑な部屋
（ごみはごみ箱に入っているが，本は床に転がっている）
・・・
p72 図５－2
少し乱雑な部屋のパターンは１０通り
16
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
17
＜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．
18
Ｐ73 図５－4
S = k lnW
S とW の関係
0
1
W
19
エントロピーとエンタルピーの覚え方
エンタルピー
ヒーターで熱を加える → 吸熱量
Heat（＝熱）
エントロピー
とっ散らかした乱雑な部屋 → 乱雑さ
Scramble（＝ごちゃまぜにする）
20
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？
21
体積膨張
p74 図５－５
混合
p74 図５－６
22
融解，蒸発によりエントロピーは？
23
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
24
分子の向き（配向）の乱れ
p75 図５－８
25
分子の運動エネルギーの増加により
エントロピーは？
26
Wエネルギー=1
Wエネルギー>>1
p76 図５－９
27
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
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
p76
29
問題
1. 温度・圧力一定条件下で砂糖が水に溶けた
とき，エントロピー変化は？
2. 温度・体積一定条件下で２H→H2という反
応が起こったとき，エントロピー変化は？
30

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