なぜ100℃になった途端蒸発し気体になるのか。答えは「温度を上げるほど水分子の運動が激しくなり、0℃(or100℃)になった途端に固体(or液体)の形を保てなくなる」からです。
実は上記の概念をエンタルピーやエントロピーなどといった熱力学視点でまとめたのがギブスの自由エネルギーなんです。
今回は理系ライターのR175とみていこう。
ライター／R175
関西のとある国立大の理系出身。
1.自由エネルギーとは
image by iStockphoto
今回のテーマは「ギブスの自由エネルギー」。
自由エネルギーとは、今の状態を維持しようとするエネルギーと変化させようとするエネルギーの差のイメージです。自由エネルギーにはギブスの自由エネルギーとヘルムホルツの自由エネルギーがありますが、両者ともほぼ同じ概念と考えましょう。圧力一定として系全体を対象とするのがギブスの自由エネルギー、一定空間のみを対象とするのがヘルムホルツの自由エネルギーが適用されます。記事前半では全体に着目する「ギブスの自由エネルギー」を扱い、後半でヘルムホルツ自由エネルギーとの違いをみていきましょう。
変化や反応が起きるかどうかは自由エネルギーの符号（正負）で決まります。状態変化や化学変化が起きてしまう理由は、今の状態を保とうとするエネルギーより変化させようとするエネルギーの方が大きいから。つまり、ギブスの自由エネルギーが負の値だと変化させようとするエネルギーの方が大きいわけですから変化が進みます。逆に正の値だと、維持しようとするエネルギーの方が大きいことになりますから変化は進みません。必ずギブスの自由エネルギーが負の値になる方向に変化が進みます。
氷が0℃以上で水に溶けるのも、固体である氷の形を保とうとするエネルギーよりばらけて液体になろうとするエネルギーの方が大きいためです。
image by Study-Z編集部
2.ギブスの自由エネルギーの定義
image by Study-Z編集部
ギブスの自由エネルギー変化量の定義式は上の通り。エンタルピーから絶対温度とエントロピー変化の積を引いた値となります。
なぜ、これらの指標で表すのか？各パラメータの意味を確認していきましょう。
3.エンタルピーとは
image by Study-Z編集部
エンタルピーは熱含量とも呼ばれ、気体が持つ「トータルの熱量」
こちらの記事もおすすめ
5分で簡単に分かる「エンタルピー」エントロピーとの違いや内部エネルギー・状態量も理系ライターがわかりやすく解説
image by Study-Z編集部
単位はJ(ジュール)であり、熱量と同じです。この式は熱力学第一法則によく似ていますね。両辺を(全)
こちらの記事もおすすめ
カロリー、ジュール、ワットなどのエネルギーの単位を理系学生ライターがわかりやすく解説！
＼次のページで「3-1 内部エネルギーとは」を解説！／
おすすめの記事
Related Posts
