クリーンテックコンサルタントのあたふた日記

エンタルピーとエントロピー

物理

エンタルピー（enthalpy)というややこしい名前の物理量がある。以下、WikiPediaより。

「熱含量」ともいう。熱力学における示量性状態量のひとつである。

物質の発熱・吸熱挙動、及び、外部に対する仕事量にかかわる値である。

物質が発熱して外部に熱を出すとエンタルピーが下がり、吸熱して外部より熱を受け取るとエンタルピーが上がる。また、物質が他の物質などに仕事をするとエンタルピーが下がり、外部より仕事を受けるとエンタルピーが上がる。

名称が似ているエントロピー（entropy）とは全く異なる物理量である

エンタルピーの次元はエネルギーの次元[J]と等しいが、エントロピーの次元はエネルギー/温度の[J/K]である。

エンタルピーHは以下の式により定義される。

　　H = U + PV

（U:内部エネルギー、P:圧力、V:体積）

ちなみにその定義からエンタルピーHとエントロピーSの間には、次のような関係式がある。

　　dH = TdS + Vdp

さらに、

エンタルピーは等圧変化を記述する上で有用な物理量である。

熱力学第一法則より以下が成立する。

　　dU = dQ - dW

（Q:系に与えた熱量、W:系がなした仕事)

変化が準静的だと仮定すると、d'W=PdVなので、

　　dU = d'Q - PdV

ところで、Hの定義と全微分公式から、

　　 dH = dU + PdV + VdP

である。上の式をこれに代入すると、

　　 dH = d'Q - PdV + PdV + VdP = d'Q + VdP

となる。ところが、等圧過程においてはdP=0であるから、結局、

　　dH = d'Q

となる。

つまり、準静的な等圧過程においては系に与えた熱量が系のエンタルピーの変化と等しくなっている（これは等積過程において系に与えた熱量が系の内部エネルギー変化に等しくなっていることと対応する）。

反応系外に対して仕事をしない化学反応においては、エンタルピー変化と反応熱は等しい。

圧力ゼロにおいては、エンタルピーと内部エネルギーは等価である。 つまり、閉鎖した領域における熱収支は、たとえ膨張しようが、同じであるということである。

かなり本質に近い記述だが、これに関する議論はまた追って。

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