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CO2(g)+4H2(g)→CH4(g)+2H2O(l)
この反応の25℃における標準反応エントロピーはどのように求めることができますか?
それぞれのモルエントロピーは以下の通り
O2:213.7J/kmol
H20:69.9 J/kmol
H2:130.7 J/kmol
CH4:186.26 J/kmol
考え方を教えてください

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A 回答 (1件)

高校で習った熱化学方程式と同じようなものと考え、標準反応エントロピーは生成物の標準エンタルピーの合計から反応物の標準エンタルピーの合計を引いたものになります。


したがって標準反応エントロピーΔS={Sm(CH4.g)+2×Sm(H2O,l)}-{Sm(CO2,g)+4×Sm(H2,g)}で表され、あとは計算するだけです。
ΔS=(186.26+2×69.9)-(213.7+4×130.7)=
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Q標準自由エネルギー変化について教えてください。

お願いします。
基礎中の基礎です。しかし混乱してます
標準自由エネルギー変化ΔG゜と自由エネルギー変化ΔGの違いが分かりません。

まず標準自由エネルギー変化ですが
aA+bB⇔cC+dDと言う反応があると
ΔG゜=各物質の生成ΔGfの合計=[c×ΔGfC]+[d×ΔGfD]-[a×ΔGfA]-[b×ΔGfB]だと思うのですが・・・
質問1:ΔG゜<0ですと反応は右に進まないはず。でもなぜ?
質問2:ΔG゜とはそもそも何を表しているのですか?(僕自身の薄学では生成側にそれだけエネルギーが偏っている?)
質問3:ΔG゜=-AとするとAが大きいほど反応は進みやすのでしょうか?(これ本当に分かりません・・)

自由エネルギー変化ΔGについてです
ΔG=ΔG゜+RTlnK
aA+bB⇔cC+dDと言う反応ではモル分圧平衡定数とするとK=([P_C]^c・[P_D])^d÷([P_A]^a・[P_B]^b)
です。
質問4:そもそもΔGとは何を表現しているのですか?平衡だとΔG=0となる。これはどういうこと?
質問5:ΔG゜=-RTlnKですが、通常ΔGというとみんなこの方法で算出してしまいます。ここで標準自由エネルギー変化ΔG゜と自由エネルギー変化ΔGをごっちゃにするとエライ事になりそうですが・・・
質問6:ΔG=ΔG゜+RTln([P_C]^c・[P_D])^d÷([P_A]^a・[P_B]^b)でよく25℃、1atmの濃度や分圧を入れてΔGを出してますが、これはどう解釈したらよいのでしょうか?その濃度や分圧のときの自由エネルギーということ?でもそれなら25℃、1atmの生成ΔGfから算出したΔG゜とΔGが同じにならないとおかしくありませんか?
質問:そもそも上記の考え方にどこかおかしいから悩んでいるので、指摘していただけたら幸いです。

お願いします。
基礎中の基礎です。しかし混乱してます
標準自由エネルギー変化ΔG゜と自由エネルギー変化ΔGの違いが分かりません。

まず標準自由エネルギー変化ですが
aA+bB⇔cC+dDと言う反応があると
ΔG゜=各物質の生成ΔGfの合計=[c×ΔGfC]+[d×ΔGfD]-[a×ΔGfA]-[b×ΔGfB]だと思うのですが・・・
質問1:ΔG゜<0ですと反応は右に進まないはず。でもなぜ?
質問2:ΔG゜とはそもそも何を表しているのですか?(僕自身の薄学では生成側にそれだけエネルギーが偏っている?)
質問3:ΔG゜=-Aとすると...続きを読む

Aベストアンサー

>平衡になったときのモル分率やモル濃度を入れると、当然RTlnKは
>-ΔG゜と同じになるはずですよね?

ΔG=ΔG゜+RTlnKですよね。平衡状態ではΔG=0なので、
RTlnK=-ΔG゜ または -RTlnK=ΔG゜で間違いないと思います。

>一般的にΔG゜って各物質の生成ΔGfの合計から算出するじゃないですか?

違うと思います。
ΔG゜=ΣΔGf゜(生成物)- ΣΔGf゜(反応物) だと思います。

標準生成自由エネルギーと自由エネルギー変化を混同しては行けません。
自由エネルギーやエンタルピーの絶対値を調べるのは大変なので
変化量を指標に用いていることは同じですが、標準生成自由エネルギーは、すべての元素が標準状態にあるとき自由エネルギーを0として、それらの単体から生成される化合物を上記の式を使って計算した物です。

反応が自発的に進むためにはΔGがマイナスでなければなりません。
ΔGは自由エネルギー変化です。
標準生成自由エネルギーΔG゜とは違います。
-RTlnK=ΔG゜ という関係から ΔG゜が負の時はKが1よりも大きい事を意味し、正の時には、その反応が進まないということではなくKが1よりも小さいことだけを意味します。
ΔG゜が大きな正の値をとるとKは著しく小さくなり、平衡点は原系の方に極端に片寄ることを意味しています。
ΔG゜=0ならばK=1ということです。

>平衡になったときのモル分率やモル濃度を入れると、当然RTlnKは
>-ΔG゜と同じになるはずですよね?

ΔG=ΔG゜+RTlnKですよね。平衡状態ではΔG=0なので、
RTlnK=-ΔG゜ または -RTlnK=ΔG゜で間違いないと思います。

>一般的にΔG゜って各物質の生成ΔGfの合計から算出するじゃないですか?

違うと思います。
ΔG゜=ΣΔGf゜(生成物)- ΣΔGf゜(反応物) だと思います。

標準生成自由エネルギーと自由エネルギー変化を混同しては行けません。
自由エネルギーやエンタルピーの絶対値を調べる...続きを読む

Qこの場合のギブスエネルギーの変化量を教えてください

大学二年生の化学熱力学の教科を学んでいるのですが。。。
全くわからない問題があります!
室温298K、0.022molの理想気体が圧力が17.0MPaから100KPaに変化した。
この過程でのギブスエネルギーの変化量はいくらか。
という問題です。
物質量はどこで使うのですか?
計算過程もお願いします。
また、こういう問題は何を考えれば解けるのかアドバイスお願いします。

Aベストアンサー

ギブス自由エネルギー(G)の定義は
G = H - TS
H: エンタルピー (J)
S: エントロピー (J/K)
T: 環境温度 (K)

ギブス自由エネルギー変化量(ΔG)は
ΔG = ΔH - TΔS

エンタルピー,エントロピーは対象とする系の
1)温度
2)圧力
3)物質の相の数
4)各相での各成分量
が決まると計算できます。

言いかえると、上記1)2)3)4)のどれかが変化するとエンタルピー,エントロピー、そしてギブス自由エネルギーも変化します。

問題を上記1)2)3)4)に照らし合わせると、
1)温度は変化したと記述していないので一定
2)圧力は17MPaから100KPaに変化
3)相(気相、液相、固相)の数は理想気体が凝縮して液体になった、と記述していないので一定
4)各相での各成分量、この場合、気相の理想気体の種類が増えた減った、0.022molが増えた減ったと記述していないので一定

3)4)はちょっと強引なところありますが、幅広く題意を捉えるための説明です。

まずエンタルピー変化ΔHを計算します。
結論から言うとΔH = 0です。
理想気体1mol当たりのエンタルピーは温度変化した場合にのみ変化し、圧力により変化しません。
これは理想気体の状態式(PV=RT)とエンタルピー計算式(微分形で与えられます)から導出されます。
圧力は変化していますが温度が変化していないのでΔH = 0。

次にエントロピー変化ΔSを計算します。
理想気体1mol当たりのエントロピーは温度変化、圧力変化で変化します。
温度変化は無いので温度変化相当のΔSは0。
圧力変化相当のΔSは理想気体の状態式(PV=RT)とエントロピー計算式(これも微分形)から導出され
-nR*ln(P1/P0)・・・微分形を圧力P0からP1まで積分した結果
となります。

n 理想気体mol数: 0.022 (mol)
R 理想気体定数: 8.31 (J/mol.K)
P0 変化前の圧力: 17MPa = 17000KPa
P1 変化後の圧力: 100KPa

圧力変化相当のΔS = - 0.022 x 8.31 x ln(100/17000) = 0.934 (J/K)

まとめますと

ΔG = ΔH - TΔS
ΔH = 0
T 環境温度: 298 (K)
ΔS = 0.934 (J/K)
ΔG = 0 - 298 x 0.934 = - 278.3 (J)

まどろっこしい説明になりましたが理想気体の圧力変化に伴うギブス自由エネルギー変化量(ΔG)は
ΔG = nRT*ln(P1/P0)
でさっと計算できます。

ギブス自由エネルギー(G)の定義は
G = H - TS
H: エンタルピー (J)
S: エントロピー (J/K)
T: 環境温度 (K)

ギブス自由エネルギー変化量(ΔG)は
ΔG = ΔH - TΔS

エンタルピー,エントロピーは対象とする系の
1)温度
2)圧力
3)物質の相の数
4)各相での各成分量
が決まると計算できます。

言いかえると、上記1)2)3)4)のどれかが変化するとエンタルピー,エントロピー、そしてギブス自由エネルギーも変化します。

問題を上記1)2)3)4)に照らし合わせると、
1)温度は変化したと記述していないので一定
2)圧力は17MPaか...続きを読む

Q標準燃焼エンタルピー

ベンゼンC6H6の標準燃焼エンタルピーを求める問題なのですが...。H2O、CO2、C6H6の標準生成エンタルピーの値が問題中に提示されている時、それらの値をどのように使って標準燃焼エンタルピーを求めたらよいのでしょうか?お分かりの方、教えてください。

Aベストアンサー

こういう問題に関しては、図を描くのが一番です。
燃焼エンタルピーや生成エンタルピーの言葉の意味はわかりますよね?
生成エンタルピーは、化合物が、その構成元素の単体から生成するときのエンタルピーです。つまり、O2やH2に関しては生成エンタルピーはない。

まず反応式を書きます。C6H6+15/2O2 → 6CO2+3H2O
そして図を描きます。最初の基準は、すべての単体です。上下はエネルギーです。上に行くほどエネルギーが高い。

-----C6H6 + 15/2O2
 ↑C6H6 1molの生成エンタルピー(負だから基準より上)
 ↓
----- 15/2O2+3H2+6C (基準)
 ↑
 | H20 3mol、CO2 6mol分の生成エンタルピー
 ↓ (正だから基準より下)
----- 3H2O+6CO2

燃焼エンタルピーは、この場合は一番上から一番下の状態への変化だから、その二つのエネルギーがどれくらい離れているかを計算して、下向きに反応が行くわけだから、正の答えを出せばよろしい。
図はすごく役に立ちますよー。

こういう問題に関しては、図を描くのが一番です。
燃焼エンタルピーや生成エンタルピーの言葉の意味はわかりますよね?
生成エンタルピーは、化合物が、その構成元素の単体から生成するときのエンタルピーです。つまり、O2やH2に関しては生成エンタルピーはない。

まず反応式を書きます。C6H6+15/2O2 → 6CO2+3H2O
そして図を描きます。最初の基準は、すべての単体です。上下はエネルギーです。上に行くほどエネルギーが高い。

-----C6H6 + 15/2O2
 ↑C6H6 1molの生成エンタルピー(負だから基準より上)
...続きを読む

Q水の生成のエントロピー

気体の水素と酸素から液体の水が生成するときのギブスの自由エネルギーを求める問題でエントロピー増加量ΔSがマイナスになるんですが熱力学第2法則ではΔSは必ず0以上になるということなんですが何故この場合はマイナスになるんでしょうか?

Aベストアンサー

確かにこの反応では2モルの水素(s=2x31.211 cal/degree)と1モルの酸素(s=49.003cal/degree)が反応し2モルの水(s=45.106 cal/degree)ができてエントロピー変化は-21.213 cal/degreeとなりますね。エントロピーが低くなる現象が普通に進行するのはたとえば固体表面へのガスの吸着で直感的にわかります。気体で飛び回っている分子が固体表面に吸着されるのでエントロピーは下がります。しかし十分な発熱(ΔH<0)があって、ΔS<0にも拘わらずΔG=ΔH+TΔS<0が成立する結果、反応はそちらに進みます。

そもそも一般的にはエントロピーについて閉鎖系で
dS=dQ/T...(1)
が成立するのは可逆過程の時です。不可逆過程ならば
dS>dQ/T...(1)'
です。これを等号にするためにClausiusはdQ'(非補正熱)を持ち込んで
dS=dQ/T+dQ'/T...(2)
としました。dQ'=0なら可逆過程、dQ'>0ならば不可逆過程が進行したことになるのです。第二法則で絶対負にはならない、といっているのはこのdQ'です。dS=dQ/T+dQ'/T=dS1+dS2としてdS2≧0を主張しているのです。熱のやりとりのある閉鎖系ではdQは正にも負にもなるのでdS1は正にも負にもなります。孤立系(外界と物質もエネルギーもやりとりしない)ならばdS2しかありませんから孤立系のエントロピー変化は絶対負になりません。
さてdQ=TdS-dQ'ですから
dU=dQ-PdV...(3)
と書いた式も不可逆過程を考慮すれば
dU=TdS-dQ'-PdV...(4)
となります。SとVが一定の系であれば、(4)は
dU=-dQ'...(5)
となります。S、Vが一定での不可逆変化はdQ'>0すなわちdU<0であって、Uの減少を伴います。さらにH=U+PVからdH=dU+PdV+VdPとなり、これに(4)を代入すれば
dH=TdS+VdP-dQ'...(6)
となります。これについてもS,P一定ならば(5)と同様に
dH=-dQ'...(7)
となりS,Pが一定のもとでの不可逆変化はHの減少を伴います。
同様にしてGibbs自由エネルギーについても
dG=-SdT+VdP-dQ'...(8)
を得まして、T,P一定での不可逆変化については
dG=-dQ'...(9)
となります。だから反応のDriving ForceはdQ'に由来し、T,P一定ならその大きさは-dGで評価できるわけです。dQ'/T=-dG/TがT,P一定での系のエントロピー生成です。でも、それとSの変化dS=dQ/T+dQ'/Tとは別の話です。No2さんの御指摘のとおりエントロピーの流出分がありますので。

確かにこの反応では2モルの水素(s=2x31.211 cal/degree)と1モルの酸素(s=49.003cal/degree)が反応し2モルの水(s=45.106 cal/degree)ができてエントロピー変化は-21.213 cal/degreeとなりますね。エントロピーが低くなる現象が普通に進行するのはたとえば固体表面へのガスの吸着で直感的にわかります。気体で飛び回っている分子が固体表面に吸着されるのでエントロピーは下がります。しかし十分な発熱(ΔH<0)があって、ΔS<0にも拘わらずΔG=ΔH+TΔS<0が成立する結果、反応はそちらに進みます。

そもそも一般的には...続きを読む

Q沸点と蒸発エンタルピーから蒸発エントロピーを求める方法がわかりません。

沸点と蒸発エンタルピーから蒸発エントロピーを求める方法はありますか?参考書を何冊か読んだのですが特に参考になるものが見つかりませんでした…。
ちなみに僕が調べているのはクロロホルムについてです。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

ΔG=ΔH-TΔS

Qギブズエネルギーの問題

 ベンゼンの標準モルエントロピー(S)は173.3J/K・molとし25度から45度まで加熱したときの
 標準モルギブズエネルギー変化(⊿G)を求めよという問題です
 
 この問題を解くときに私は⊿G=V⊿p-S⊿Tの式を使い解こうとしました。
 この時にV⊿pが解らないので無視していいものだと思い
 計算して答えを出しました。3.5kJ/molとなりました。
 
 このような問題の場合V⊿pは本当に無視していいのでしょうか
 この解き方であっているのかどうか教えてください

 ちなみにこの問題の答えは本には載っていませんでした
 なので回答を求めた方はその求め方と答えも教えて頂けると助かります 
 

Aベストアンサー

エントロピー(S)の温度依存性を無視すれば、答えはマイナス3.5kJ/molになります。

もし、定圧モル熱容量(Cp)が与えられているならば、S の温度依存性を考慮することができます。ですけど、Cpが与えられていないのであれば、ΔG = -SΔT と計算してよいでしょう。

> V⊿pは本当に無視していいのでしょうか

標準何々変化を求めよ、ということなのでΔpはゼロになります。標準状態の圧力が0.1MPaなのか1atmなのかは分かりませんけど、標準状態の圧力が0.1MPaであっても1atmであっても、どちらにしても加熱前後の圧力は変わりませんから、Δpはゼロです。

> ⊿G=V⊿p-S⊿Tの式を使い解こうとしました。

dG = Vdp - SdT の間違いじゃないかと思うので、教科書の式を確認してみてください。もし教科書に ΔG = VΔp - SΔT という式が載っていたのでしたら、ここから先の私の回答は、読む必要はないです。
------------------------------------------------------------

dG = Vdp - SdT という式を使うと ΔG = -SΔT となることが以下のように示されます。

ΔG = ∫dG = -∫SdT = -S∫dT = -SΔT

上の式で
ΔG = ∫dG は、ΔGがdGを始状態から終状態まで積分すると求められることを示しています。
∫dG = -∫SdT は、dG = Vdp - SdT と 定圧変化では dp = 0 となることを使いました。
-∫SdT = -S∫dT は、Sが温度に依らないことを使いました。
-S∫dT = -SΔT は、dTを始状態から終状態まで積分するとΔTになることを使いました。

エントロピー(S)の温度依存性を無視すれば、答えはマイナス3.5kJ/molになります。

もし、定圧モル熱容量(Cp)が与えられているならば、S の温度依存性を考慮することができます。ですけど、Cpが与えられていないのであれば、ΔG = -SΔT と計算してよいでしょう。

> V⊿pは本当に無視していいのでしょうか

標準何々変化を求めよ、ということなのでΔpはゼロになります。標準状態の圧力が0.1MPaなのか1atmなのかは分かりませんけど、標準状態の圧力が0.1MPaであっても1atmであっても、どちらにしても加熱前後の圧力...続きを読む

Qエントロピーとエンタルピーの問題について

以下の問題の解き方、できれば解答まで解説をお願いできないでしょうか?参考書は見てみたのですが、もう混乱して手がつかない状態です。本当に手詰まりなので、どうか解答よろしくお願いします。
(1)100℃の水1molが気化して100℃の水蒸気になるときのエントロピー変化ΔSを計算しなさい。ただし、100℃における水の蒸発潜熱は539cal/gである。また、蒸発のエネルギーが全て外部の熱源(120℃)から供給され、水1molと周りの熱源の2つで孤立系を形成しているとき、水の蒸発が自発的に進行することを熱力学の第二法則を用いて示しなさい。
(2)次の反応の25℃におけるΔH、ΔS、およびΔGを計算し、反応が右に進行し得るかどうかを調べなさい。
CH^4(g){メタン}+2H^2O(g){水蒸気}→CO^2(g){二酸化炭素}+4H^2(g){水素}
ただし、1atm、298Kにおける標準生成自由エネルギー(ΔG°)と標準生成エンタルピー(ΔH°)は次の表の通りである。
H^(g){水素}+1/2*O^2(g){酸素}→H^2O{水蒸気}(g)において
ΔG°=-54.64、ΔH°=-57.80
H^(g){水素}+1/2*O^2(g){酸素}→H^2O(L)において
ΔG°=-56.69、ΔH°=-68.32
C(s){炭素}+O^2(g){酸素}→CO^2(g){二酸化炭素}において
ΔG°=-94.26、ΔH°=-94.05
C(s){炭素}+2H^2(g){水素}→CH^4(g){メタン}において
ΔG°=-12.14、ΔH°=-17.89
C(s){炭素}+1/2*O^2(g){酸素}→CO(g){一酸化炭素}において
ΔG°=-32.81、ΔH°=-26.42

以下の問題の解き方、できれば解答まで解説をお願いできないでしょうか?参考書は見てみたのですが、もう混乱して手がつかない状態です。本当に手詰まりなので、どうか解答よろしくお願いします。
(1)100℃の水1molが気化して100℃の水蒸気になるときのエントロピー変化ΔSを計算しなさい。ただし、100℃における水の蒸発潜熱は539cal/gである。また、蒸発のエネルギーが全て外部の熱源(120℃)から供給され、水1molと周りの熱源の2つで孤立系を形成しているとき、水の蒸発が自発的に進行することを熱力学の第二法則を用...続きを読む

Aベストアンサー

(1)の前半
ΔS=ΔH/T

(1)の後半
無理。熱源と水の温度が等しくなることは熱力学の第二法則を用いて示せるが、水の蒸発が自発的に進むかどうかは熱力学の第二法則からは分からない。
おそらく出題ミスなので、出題者に
 ・本当に孤立系なのか?
 ・圧力の変化は考えなくても良いのか?
 ・「熱源」の定義は?熱源に圧力調整機能がついているのか?
を尋ねて下さい。ついでに解き方も教えてもらうといいでしょう。

(2)の前半
ΔH=(生成物のΔH°の和)-(反応物のΔH°の和)
ΔG=(生成物のΔG°の和)-(反応物のΔG°の和)
ΔSは、ΔG=ΔH-TΔSの関係から求める。

(2)の後半
ΔGの符号から分かります。ΔGの符号と反応の進む向きの関係は、教科書に書いてあるはずなので探して下さい。

> できれば解答まで解説をお願いできないでしょうか?

熱力学で使われる記号や用語の定義は、教科書によって微妙に違います。ここで私が解答まで書くと、その微妙な違いのために、かえって混乱を増すと思いましたので、解き方の指針だけを示しました。私が回答に書いた式と教科書とを見比べながら、自力で解いてみて下さい。どうしても納得のいかない所がありましたら、補足欄でお知らせください。

(1)の前半
ΔS=ΔH/T

(1)の後半
無理。熱源と水の温度が等しくなることは熱力学の第二法則を用いて示せるが、水の蒸発が自発的に進むかどうかは熱力学の第二法則からは分からない。
おそらく出題ミスなので、出題者に
 ・本当に孤立系なのか?
 ・圧力の変化は考えなくても良いのか?
 ・「熱源」の定義は?熱源に圧力調整機能がついているのか?
を尋ねて下さい。ついでに解き方も教えてもらうといいでしょう。

(2)の前半
ΔH=(生成物のΔH°の和)-(反応物のΔH°の和)
ΔG=(生成物のΔG°の和)-(反応物...続きを読む

Q燃焼熱。

CO+2H2→CH3OH(g)の標準反応エンタルピーとCO、CO2、H2O(g)の標準生成エンタルピーが、それぞれ、-111、-394、-242[kJmol-1]と与えられています。
ここから、メタノールの燃焼熱を求めるにはどのようにしたら良いのでしょうか?
ちなみに、熱力学は弱いです…。

Aベストアンサー

特に解法には問題がないと思います。
気になったと言えば、R = 8.0 [J/K mol]と置いている点で、
R = 8.3 [J/K/mol] と置くと、CO + 2 H2 → 2 CH3OH (g)の標準反応エンタルピーは
ΔH = -96 kJ/molとなります。
もっとも最終的な答えはほとんど変わりません。

>もしかして、生成する水がgasかliquidかの問題?

それが回答だと思います。
一般に燃焼熱の場合は、H2Oに関しては液体を標準状態としていますので、
水の生成熱としては、
H2 + 1/2O2 → H2O (g) + 241.826 kJ/mol
ではなくて、
H2 + 1/2O2 → H2O (l) + 285.84 kJ/mol
を採用するべきです。

水の燃焼熱として242 kJ/molの変わりに286 kJ/molを採用すると、
最終的な値が+44 x 2 kJ/mol多い、763 kJ/molとなります。

私の手元の資料によると、
メタノールの燃焼エンタルピーは、液体で-726.51 kJ/mol
気体で-764.50 kJ/molだそうですので、H2O (l)から正しく
CH3OH (g)の燃焼熱が求まっていることが分かります。
メタノールの液体と固体での燃焼エンタルピーの差は、
蒸発エンタルピー(沸点64.53 ℃で、-35.284 kJ/mol)に相当します。

特に解法には問題がないと思います。
気になったと言えば、R = 8.0 [J/K mol]と置いている点で、
R = 8.3 [J/K/mol] と置くと、CO + 2 H2 → 2 CH3OH (g)の標準反応エンタルピーは
ΔH = -96 kJ/molとなります。
もっとも最終的な答えはほとんど変わりません。

>もしかして、生成する水がgasかliquidかの問題?

それが回答だと思います。
一般に燃焼熱の場合は、H2Oに関しては液体を標準状態としていますので、
水の生成熱としては、
H2 + 1/2O2 → H2O (g) + 241.826 kJ/mol
ではなくて、
H2 + 1/2O...続きを読む

Qエントロピー変化の計算

完全気体の圧力がPiからPfまで等温変化するときのエントロピー変化を計算せよ、という問題があります。しかしどのように計算すれば良いのか分かりません。この答えはΔS=nR*ln(Pi/Pf)だそうです。

以下は自分の考えです。
dS=dq/T と表されるのでΔS=∫(dq/T)=q/T (積分範囲はi→f)となり、熱を求めようと思いました。
等温変化なのでΔU(内部エネルギー変化)=q+w=0 (q:熱 w:仕事)が成り立ち、q=-wとなり、仕事を求めばいいと思うのですがどのようにwを求めていいのか分かりません。圧力一定で、体積が変化する場合なら求められるのですが・・・。

どなたかお分かりになる方、教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

なんだか、質問も回答もいまひとつ混乱しているようなので強いて補足させてもらうと、
まず熱力学第一法則というのはdQ=dU+pdV
これは、系(気体)に加えられた微小熱量dQが、
系の内部エネルギーの微小変化量dUと、系が行った
微小仕事pdVの和になるということです。

それで、今は等温変化だから、理想気体ではdU=0
よって、dQ=pdV
そして、可逆過程ではdS=dQ/T
よって、系のエントロピー変化の"総量"は
∫dS=∫pdV/T=∫p/TdV また、pV=nRTより両辺の微分を取ると
d(pV)=d(nRT)⇔pdV+Vdp=nRdT(nもRも定数だからです)
そして今dT=0より、結局pdV=-Vdp 状態方程式でVをpであらわし
よって、∫dS=∫pdV/T=∫-Vdp/T=∫-(nR/p)dp
=-nR[logp](p=pi~pf)
=nRlog(pi/pf)

余談ですけど、なぜ可逆過程なのにエントロピー変化があるのかというと、ひとつは、断熱系と混同しがちだからです。dS≧dQ/Tというのが、一番基本的なものなのです。断熱系dQ=0の場合のみdS≧0となりエントロピー増大則になります。また
等温変化の可逆過程では、dS=dQ/Tと、=になりましたけど、
これを高熱源や低熱源を含めた全体の系に適用すると、全てを含めた全体は断熱系になっているから、
dQ=0より、エントロピー変化はありません。
質問の場合なら、一見エントロピーはΔS=nR*ln(Pi/Pf)
と増加しているようですが(膨張を過程),それは気体のエントロピーのみ考えているからであり、
完全気体が高熱源から準静的に熱量Qをもらっている
はずで、逆に言うと高熱源は熱量Qを失っています。
だから、高熱源はエントロピーQ/Tだけ失っているから
完全気体と高熱源をあわせた系のエントロピー変化は
-Q/T+nR*ln(Pi/Pf)=0となって、結局全体で考えれば
エントロピー変化はありません。カルノーサイクル
の例も一応挙げとくと、
高熱源のエントロピー変化量:-Q/T1
低熱源〃:(Q-W)/T2
ですけど、カルノーサイクルの効率は1-(T2/T1)より
W=Q(1-T2/T1)∴低熱源:Q/T1となって、高熱源と低熱源
をあわせた系全体のエントロピーの変化はありません。

なんだか、質問も回答もいまひとつ混乱しているようなので強いて補足させてもらうと、
まず熱力学第一法則というのはdQ=dU+pdV
これは、系(気体)に加えられた微小熱量dQが、
系の内部エネルギーの微小変化量dUと、系が行った
微小仕事pdVの和になるということです。

それで、今は等温変化だから、理想気体ではdU=0
よって、dQ=pdV
そして、可逆過程ではdS=dQ/T
よって、系のエントロピー変化の"総量"は
∫dS=∫pdV/T=∫p/TdV また、pV=nRTより両辺の微分を取ると
d(pV)=d(nRT)⇔pdV+Vdp=nRdT(nもRも定数...続きを読む

Qギブス自由エネルギーのデータベース

化学便覧に載ってないような、様々な物質のギブス自由エネルギーをまとめたデータベースサイトを教えてください。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

Gibbs自由エネルギーでなくてエンタルピーの方が多いですが、米国NISTのページ検索結果↓
http://srdata.nist.gov/gateway/gateway?keyword=Gibbs+free+energy
他には無さそう…。(汗
Landolt-Bernsteinに無かったかなー。


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