A 回答 (8件)
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No.8
- 回答日時:
No.7のお礼コメントの後半についてはその通りだと思います。
前半については、あなたの最初の質問の趣旨からはずれているし
私自身、HあるいはF(A)、Gの物理的、化学的意義にかんしてあまり
くわしくはないので何とも申し上げようがないです。
私の知る限りでは、たとえば化学反応が大気圧のもとで起こることが
多いので反応の前後でΔH、ΔGが重用されることが多いです。
ΔHは反応前後の熱の出入りを示すし、ΔGは反応の方向性を示します。
>ΔHは反応前後の熱の出入りを示すし、
今回のやり取りで、
これが「ΔHの物理式としての主張」だと
強く感じました。
意味不明な教科書どおりの暗記や、
検索エンジンやAIを使ったweb調査では、
中々こんな納得感は得られないとも・・・。
ありがとうございました。
No.7
- 回答日時:
ΔH=Q+W+Δ(P・V) を微小変化の過程に適用すると
dH=d’Q+d’W+d(PV) が出て
さらに準静的微小変化に対しては
d’Q=TdS、d’W=-PdV (T、Sは絶対温度とエントロピー)
なので
dH=TdS+VdP となって
これから
T=(ðH/ðS)p、V=(ðH/ðP)s という
教科書にある式が出ます。
これからも
1、2行目の式の正当性が示されます。
>1、2行目の式の正当性が示されます。
やりとりでお分かりのように、
熱力学基本式やマクスウェル以前に、
また式の正当性以前に、ΔHの存在意義が
知りたいのです・・・
自分の誤りはおそらく、加熱Q+圧縮Wの場合、
Δ(P・V)がマイナスになり、加えた熱Qが明らかに
なる仕組みに気付かなかったこと
・・・と理解しています。
ご意見あれば、お聞かせください。
No.6
- 回答日時:
系を「加熱」かつ「圧縮」を等圧で行った場合、外からの仕事Wは
W=-PΔV です。これを
ΔH=Q+W+Δ(P・V) に入れれば
ΔH=Q-PΔV+PΔV=Qで、これは等圧過程では
系に入ってきた熱=系のエンタルピー増加
というよく知られた性質です。
これがでてくるのも
ΔH=Q+W+Δ(P・V) が正しいからではないのですか?
・・・等圧過程の話ですよね。
そもそも等圧でΔH=Qになる理由はお分りですか?
これは「式」がそうなっているから・・・では無く、
「結局加えたエネルギーはQですよね」という
辻褄を合せている訳です。
No.5
- 回答日時:
それなら議論はもとにもどってしまい
ΔH=ΔU+Δ(P・V)
=Q+W+Δ(P・V)
は正しいとしか言いようがありません。
No.3
- 回答日時:
ΔH=Q+W+Δ(P・V)は数式としては正しいかも
知れませんが、>
そのとおり、まったく正しいです。
かりに上式において、
Q、W、Δ(P・V)のどれもが正である状況が物理的にありえないとしても
そのことと
単なる代数式に過ぎない上式の成立とは無関係です。
ご回答ありがとうございます。
>そのとおり、まったく正しいです。
>かりに上式において、Q、W、Δ(P・V)の
>どれもが正である状況が物理的にありえない
>としても そのことと単なる代数式に過ぎない
>上式の成立とは無関係です。
お話の主旨が見えないのですが・・・
結局ΔHはこの条件では使えない
(等圧でしか使えない?)
という主旨で良いでしょうか・・・
No.2
- 回答日時:
ΔU=Q+W というのはことばでいうと
ΔU=外部が系に与える熱+外部が系にする仕事 です。
この式で外部が系に与える熱も外部が系にする仕事も
符号が決まっているわけではない。
つまりこの式は符号も含んだ代数的関係です。
なのでたとえば、
①系が外部から熱Qを吸収して外部に仕事Wをするという場合、
外部が系に与える熱=Q、外部が系にする仕事=-Wなので
ΔU=外部が系に与える熱+外部が系にする仕事=Q-Wとなるし
②系が外部から仕事Wを受けて外部に熱Qを出す場合
ΔU=外部が系に与える熱=-Q 外部が系にする仕事=Wなので
ΔU=外部が系に与える熱+外部が系にする仕事=-Q+W
というふうになる。
なお、外部が系に与える熱、外部が系にする仕事両者とも正であっても
ΔU=外部が系に与える熱+外部が系にする仕事 はなりたつけども
それが実用的かどうかはわかりません。
ご回答ありがとうございます。
>ΔU=Q+Wというのはことばでいうと・・・・
>つまりこの式は符号も含んだ代数的関係です。
ΔHはどうなのでしょうか・・・
ΔH=Q+W+Δ(P・V)は数式としては正しいかも
知れませんが、圧縮のエネルギーの項はW+Δ(P・V)で、
Wはプラス、Δ(P・V)もプラス(加熱の為)とすれば、
足し算が重複していないでしょうか・・・
それとも結局Δ(P・V)=0と考えれば良いのかな・・・
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追記:
エンタルピーΔH=Q+W+Δ(P・V) は
ΔHの仕事成分が2重にダブってしまい
これではΔHが実用性に欠けてしまいます・・・(泣)
「加熱かつ圧縮」という条件設定が悪いのでしょうか・・・
それとも実は正しく、実用性のあるΔHなのか・・・
論点がよく分からなくなってきました・・・(泣)
追記2:
系を「加熱」かつ「圧縮」を行った場合、
エンタルピーΔHの算出式
ΔH=ΔU+Δ(P・V)=Q+W+Δ(P・V)
↑
これは「誤り」というのが結論だと思います・・・
いくら「式としては正しい」からといって、
仕事成分WとΔ(P・V)が2重にダブっている様では、
「物理として誤り」としか言えないからです・・・
もし「物理式として正しい」と言うのであれば、
物理論としてもっと一般的に、条件設定(等圧など)
を明確にすべきだと思います。
追記3:
====================
結局、エンタルピーΔHとは、定義として、
系に加える熱Qそのものとして作られた値。
====================
・・・と気付きました。
つまり、熱Q、仕事Wを系に加えるのであれば、
エンタルピーΔH=Qでなければならない
それが大前提だった・・・という気付きです。
(Wはあくまでも仕事であり対象外に過ぎない)
実は答えが初めから決まっていたのですね・・・
追記4:
よくよく考えると・・・
=======================
エネルギーのΔU、ΔH、ΔF、ΔGの式をよく見ると、
「ΔU」⇒「ΔH」⇒「ΔFまたはΔG」 という順で、
実は「積み上げ算」になっている。
=======================
・・・と気付きました。
つまり、式がどうこうでは無く、状況に応じて、
熱Q、仕事W、エントロピーSなどのエネルギーを
重複しないように上手く積み上げることが大切
・・・という気付きです。
なので、追記3の気付きは誤りかも知れませんね。
圧縮のエネルギーWは、必ず何処かで加算する必要が
あるので・・・(泣)