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解決済みの質問

エンタルピーとエントロピーの意味

大学でエンタルピーとエントロピーを習ったのですが、定義を読んだだけでは理解できません。

もし知っている人がいれば、わかりやすい説明と両者についての違いを教えてください。

投稿日時 - 2009-01-17 11:45:52

QNo.4636945

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質問者が選んだベストアンサー

この2つは熱力学(物理化学)を解析するのに便利なパラメータであり、言葉で説明するのは難しい(少なくとも私にとってはorz)と思います。

エンタルピー
H=U+PV (U:内部エネルギー、P:圧力、V:体積)
とりあえず、この式だけは抑えといてください。これが定義です(次元はエネルギーと同じ)。

系が
発熱…エンタルピーが下がる
吸熱…エンタルピーが上がる
外の系に仕事をする…エンタルピーが下がる
外の系から仕事をされる…エンタルピーが上がる

ということをこの式のみで解釈できます。


エントロピー
dS=dq/T (ただし可逆過程のみ)
と定義されています(一番簡単な定義は)。次元はエネルギー/温度です。物質や熱がどれほど拡散しているかを示す値です。

これは、よく一人暮らしの部屋を例にして説明されますね
一人暮らしの部屋ははじめは整頓されていますが、時間がたつとどんどん散らかっていきますよね
つまり
部屋が整頓された状態から散らかる≒エントロピー増大
という意味です(そういう意味では使いませんが、例として)
そして、これは物質や熱も(制約がなければ)エントロピーは増大の方向に向かっていくわけです(ちょっと乱暴すぎか…)

投稿日時 - 2009-01-17 20:51:20

お礼

例はとてもわかりやすいのですが、では、エントロピーがマイナスになる場合はどういう場合なのでしょうか?

投稿日時 - 2009-01-17 21:22:52

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回答(5)

ANo.5

さあ、寝ぼけた頭でどこまで答えられるか…
>1、エントロピー(無秩序)を増大するとありますが、右へ物質が移動することこそが、さきほどの例でいう部屋が散らかると解釈してもいいのでしょうか??
いいです。

>2、左と右の濃さが一致したとき、それ以上何も起きませんよね?この場合はエントロピー0といえるのですか?
エントロピーが0ではなく、すべての変化においてエントロピーが減少する、つまりエントロピーが極大値を取っている状態です。

>3可逆変化はどのようなときにおきますか?もしかして、分子はものすごい速さで動いているので、それ自体が可逆変化といえるのでしょうか?
可逆反応は基本的には理想的な条件という風に覚えておけばいいです。成り立つのは、熱移動が起こらない力学、電磁気…etcのみに起こると考えられます(つまり、非現実的です) 

投稿日時 - 2009-01-18 06:19:34

お礼

ありがとうございました!!
やっと納得できました。
長いことお付き合いしていただいたことに感謝します。

投稿日時 - 2009-01-18 12:57:45

ANo.4

>エントロピーがマイナスになる場合はどういう場合なのでしょうか?
一つ言い忘れたんですが、エントロピーが増大するというのは“孤立系”と言って、外部とエネルギーや物質をやり取りしない系のみで成り立ちます、“開放系”と言って、外部とエネルギーのやり取りがある場合は成立しません。
つまり、エントロピーを減少させるようなエネルギーを加えてやれば、当然減少するわけです。


一人暮らしの部屋の例で言うなら(実はこの例えはちょっと問題なんですが)、散らかったものを片付けるという仕事を行えばエントロピーは減少するわけです。

投稿日時 - 2009-01-18 01:07:32

お礼

とてもわかりやすい回答ありがとうございます。


>散らかったものを片付けるという仕事を行えばエントロピーは減少するわけです。

これはつまり、片付けるという作業が外部からエネルギーを加えるという作業で、もちろんその作業をしない場合は、自発的変化によりエントロピーが増大するわけですよね?
少しいろいろ頭の中で混乱してるので、ひとつひとつ質問させていただきます。

エントロピーの説明でよく、2つの同じ大きさの容器があって、左の空気は濃く、右の空気は薄い設定で、コルクをひらくと自発的に左から右へ物質が移動しますよね?その場合、
1、エントロピー(無秩序)を増大するとありますが、右へ物質が移動することこそが、さきほどの例でいう部屋が散らかると解釈してもいいのでしょうか??
2、左と右の濃さが一致したとき、それ以上何も起きませんよね?この場合はエントロピー0といえるのですか?
3、自発的変化で、可逆変化とかありますが、可逆変化はどのようなときにおきますか?もしかして、分子はものすごい速さで動いているので、それ自体が可逆変化といえるのでしょうか?

長くなりましたが、これらの質問に対応していただければ幸いです。

投稿日時 - 2009-01-18 02:02:05

ANo.2

私にとって、
エンタルピーとは ジュールとほとんど同義語です
数字としても表現できるエネルギーの事と理解しています
エントロピーの事は 何か物理学の問題としか解りません

投稿日時 - 2009-01-17 14:34:31

ANo.1

とてもわかりやすいです。どうぞ
http://homepage2.nifty.com/eman/thermo/enthalpy.html
http://homepage2.nifty.com/eman/thermo/clausius.html

投稿日時 - 2009-01-17 12:49:26

お礼

やっぱり単純なものではなかったのですね^^;
ありがとうございます!!

投稿日時 - 2009-01-17 20:10:24

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