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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