物質が持つエネルギーの内訳（エントロピー増大の法則）

主題大綱

• 一般

  全部縮合 展開全部
  • 

    English 網址

• エントロピー増大の法則
  • エントロピー増大の法則を説明します。

    
    

    　高温(T_H)の物体と低温(T_L)の物体が接していれば、高温側から低温側へ熱（⊿Q）が移動しました。それぞれの物体のエントロピー変化を計算します。

     

    高温物体からみれば、熱を失っているので、熱の移動量は－⊿Q

    低温物体から見れば、熱を受けとっているので、熱の移動量は＋⊿Q

     

    したがって、

    高温物体のエントロピー変化（⊿S_H ）

                  ⊿S_H = －⊿Q／T_H

    低温物体のエントロピー変化（⊿S_L ）

                  ⊿S_L = +⊿Q／T_L

    と表されます。
    
    
    
    
    
    

    　つぎに、高温物体と低温物体を一緒にスッポリ断熱壁で覆ってしまうと（下図参照）、外界との熱の出入りの無い断熱系とみなせます。そのとき、系内にある高温物体から低温物体に熱が移りました。

     

    系内のエントロピー変化の合計(⊿S_H+L)は以下のように計算されます。

     

                  ⊿S_H+L ＝ ⊿S_H = + ⊿S_L = －⊿Q／T_H + ⊿Q／T_L

     

    T_H > T_L だから、⊿S_H+L > 0 となります。
    
    つまり、断熱系では、エントロピーの和が増大します。これがよくいう、“エントロピー増大則”の一例です。
    
    
    
    
    ※　化学反応が進む向きは、実験系と外界を含めた系を断熱系とみなして、そのエントロピーが増大する向きになります。化学反応が止まったようにみえる平衡状態は、エントロピー変化がない条件、と定められます。化学反応を理解するには、エントロピーの理解が大事でです（後のコースで説明します）。