物理学でエントロピー、エンタルピーがでてきて
なにがなにやら、さっぱりわかりません。
やっぱ、化学か生物を履修すればよかったと思ってます。
物理って、ほんとうにむずかしいですね。
誰か熱力に詳しい人でエントロピーをわかりやすく説明してください。よろしくお願いします。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (5件)

厳密な意味はともかくとして,イメージをつかむのでしたら,



「エントロピー」=「乱雑さ,バラバラになる度合い」
←バラバラになるほどエントロピーは大きい
「エンタルピー」=「熱量」

と覚えていただいても差し支えないと思われます.とはいっても,「乱雑さってなんじゃ?」と思われますよね.そこで卑近な(!?)例を挙げましょう.


例えば,合コンなんかを想定してみましょう.さあ,始まって間もないころは,みなさん緊張しているのでしょうか,向かい合わせに男女がきっちりとならんでいますよね(下の図:□はテーブル).

○○○○
□□□□
●●●●

これは「秩序がある」並び方ですね.統計学などの世界では,このような「秩序のある」世界を「エントロピーが小さい」と呼びます.要するに,バラバラになっていないから,エントロピーは小さいということです.

では,フリータイムが始まったらどうなるでしょうか?

○●●○
□□□□
●○●○

あら?男女が隣り合わせに座り始めました.要するに,男女がごしゃごしゃに混ざってしまい,規則もへったくれもございません(本能と欲望はありますが!!).いわば,「秩序のない」並び方ですね.このように,「並び方に秩序がなくなる」=「エントロピーが増大する」といえましょう.

このように考えると,エントロピーと言うのは,どれだけ混ざり合っているか,どれだけバラバラになっているかをしめすバロメーター(指標)といえましょう.


◆一般に,「(自然界では)エントロピーは増大する」という法則があります.
例えば風船の中にガスを入れておいて,その風船を割ったとたん,ガスは空気中に拡散しますよね.つまり,
「拡散する」=「空気とよく混ざる」=「空気とガスがごしゃごしゃに混ざる」=「エントロピーが増大する」
ってわけです.


>やっぱ、化学か生物を履修すればよかったと思ってます。

実は!エントロピーは化学でも生物でも日常生活でも,あらゆるところに見られます.ここではそれらについて多くは語りませんが,例えば化学反応が起きるかどうかを予想するときに,エントロピーという概念が必要であったりします.


-------------------------------------------------------
最後に,エントロピーを理解したかどうかの確認です!?

母「あんたの部屋はいつも散らかっているじゃない!ちゃんと掃除しなさい!」
息子「お母さん,散らかるのは『エントロピーの増大』という自然現象だから,いくら片付けたって無駄なんだよ.」

この息子の言い訳がわかりましたか?(笑)
    • good
    • 0
この回答へのお礼

合コンを例えるなんてナイスですね。
わかりやすかったです。
自然界では、エントロピー増大の法則ですね。
部屋が散らかるのあたりまえのことですね。
乱雑さは、増えるのが当然です。
今度から部屋の掃除は、無駄なエネルギーを使わずに
自然にまかせます。
でもいつかは、お母さんがエントロピー小さくしてくれます。おかんに感謝感謝!今回は、どうも。

お礼日時:2002/02/16 00:23

 すみません!



URLが不完全だったので再掲します。

http://metal5.mat.usp.ac.jp/~miyamura/notes/nets …

参考URL:http://metal5.mat.usp.ac.jp/~miyamura/notes/nets …
    • good
    • 0
この回答へのお礼

君が代の中にエントロピーの矛盾があるとはしりませんでした。ありがとう。

お礼日時:2002/02/16 00:29

 こんばんは^^



ちょっと面白いホームページを見つけましたので、下の参考URLに入れておきます。

熱力学的には自然界ではエントロピーが増大することと矛盾することが『君が代』の中にあります。

細石の(さざれいしの)巌(いわお)となりて・・・

巌とは大きな岩のことです。
小さな石が大きな岩になって苔が生すほど長い時間という意味ですが、熱力学的には長い時間がたてば小さな石は細かい砂になってしまいます。(笑)
もちろん造山活動などの理由で圧力がかかりこのようなことが起きることもありますが、普通の自然界ではおきません。
そういう意味で君が代反対の理由に挙げている人もいました。

君が代とエントロピーも実は浅からぬ関係があったのです(笑)

 関係ない話ですみませんでした。

参考URL:http://metal5.mat.usp.ac.jp/~miyamura/notes/nets …
    • good
    • 0

昔の記憶をたどりながらですので間違いがあったら御免なさい。



「統計力学的にはS=lnWで、Wは状態数を表します。
とれる状態が多いほど乱雑であります。

全体としてはエントロピーは必ず増大するので、
あるところに情報を与えたときには、そのエントロピーは
外部に排出されます。」

という授業で、輪ゴムをのばすと暖かくなるということを
やった経験があります。

授業は多分生物物理学で、体は情報によって秩序を保っているから
外部に発熱し、また補酵素をかますことで秩序立ててる
というじゅぎょうでした。

生物学の授業にもエントロピーは出てきます。
物理ほどではないでしょうけど

この回答への補足

生物の授業にもエントロピーは、出てくるんですね。
物理の通論は、すべての科目に大事なんですね。
ありがとう。

補足日時:2002/02/16 00:23
    • good
    • 0
この回答へのお礼

まちがって補促の所に書いてしまいました。ごめんなさい。

お礼日時:2002/02/16 10:59

物理学を学んでおられるのですね。

すばらしいことです。
物理的な意味でのエントロピーについてのページがあります。
お役に立つかどうか分かりませんが、覗いてみてください。

参考URL:http://honshoji.or.jp/essay/entro/entro01.htm
    • good
    • 0
この回答へのお礼

参考URLは、けっこう話をくだいて
書いてあったのでわかりやすかったです。
ありがとう。

お礼日時:2002/02/16 00:06

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qエンタルピーとエントロピーの意味

大学でエンタルピーとエントロピーを習ったのですが、定義を読んだだけでは理解できません。

もし知っている人がいれば、わかりやすい説明と両者についての違いを教えてください。

Aベストアンサー

この2つは熱力学(物理化学)を解析するのに便利なパラメータであり、言葉で説明するのは難しい(少なくとも私にとってはorz)と思います。

エンタルピー
H=U+PV (U:内部エネルギー、P:圧力、V:体積)
とりあえず、この式だけは抑えといてください。これが定義です(次元はエネルギーと同じ)。

系が
発熱…エンタルピーが下がる
吸熱…エンタルピーが上がる
外の系に仕事をする…エンタルピーが下がる
外の系から仕事をされる…エンタルピーが上がる

ということをこの式のみで解釈できます。


エントロピー
dS=dq/T (ただし可逆過程のみ)
と定義されています(一番簡単な定義は)。次元はエネルギー/温度です。物質や熱がどれほど拡散しているかを示す値です。

これは、よく一人暮らしの部屋を例にして説明されますね
一人暮らしの部屋ははじめは整頓されていますが、時間がたつとどんどん散らかっていきますよね
つまり
部屋が整頓された状態から散らかる≒エントロピー増大
という意味です(そういう意味では使いませんが、例として)
そして、これは物質や熱も(制約がなければ)エントロピーは増大の方向に向かっていくわけです(ちょっと乱暴すぎか…)

この2つは熱力学(物理化学)を解析するのに便利なパラメータであり、言葉で説明するのは難しい(少なくとも私にとってはorz)と思います。

エンタルピー
H=U+PV (U:内部エネルギー、P:圧力、V:体積)
とりあえず、この式だけは抑えといてください。これが定義です(次元はエネルギーと同じ)。

系が
発熱…エンタルピーが下がる
吸熱…エンタルピーが上がる
外の系に仕事をする…エンタルピーが下がる
外の系から仕事をされる…エンタルピーが上がる

ということをこの式のみで解釈でき...続きを読む

Qエンタルピーとエントロピー

デルタエンタルピーを絶対温度で割り、デルタエントロピーをもとめることができるのはなぜなのでしょうか?
漠然と公式が載っているのですが・・・
温度が高いものにエネルギーをあたえても影響は低く、温度が低いものであれば同じエネルギーであっても影響は大きい(デルタエントロピーは大きい)ということなのでしょうか?

Aベストアンサー

デルタΔとはどういう意味ですか?

二相共存の状態での二相の熱力学変数の差でしょうかね?
だとすると、それぞれの相のギプスの自由エネルギーが定義から

G1 = H1 - T S1
G2 = H2 - T S2

その差をデルタであらわすと

ΔG = ΔH - T ΔS

二相共存の状態ではΔG=0なので

0 = ΔH - T ΔS

から

ΔS = ΔH / T

ただし、ΔH, ΔSは二相共存の状態での差、Tは二相共存の温度。

Q断熱圧縮は等エントロピー変化で、等エンタルピー変化とならないのはなぜ?

モリエル線図(p-h線図)で冷凍サイクルの勉強をしています。

圧縮機における圧縮はごく短時間で行われ、外部との熱のやり取りがほとんど行われず断熱圧縮とみなせるため、エントロピーの定義式
S=∫dQ/T
においてdQ≒0とし、エントロピー一定の変化を起こすということは分かりました。
http://www.jsrae.or.jp/E-learning/saikuru2/saikuru2.html

ここで疑問なのは、
熱のやり取りがないのに、なぜ、エンタルピーは増加するのでしょうか?
圧縮時に外界から受ける仕事がエンタルピーの増加につながっているとも考えたのですが、熱の授受がないと仮定しているので、仕事のエネルギーがどこに保存されているのか説明がつきません。
圧縮による仕事はどこへ行ってしまったのでしょうか?

また、膨張弁では、仕事もせず熱も出入りしないため、等エンタルピー変化を起こすようですが、これも断熱変化、および、等エントロピー変化と考えられるのでしょうか?

熱力学初心者なので、用語の理解が間違っているかもしれませんのでご指摘お願いします。

モリエル線図(p-h線図)で冷凍サイクルの勉強をしています。

圧縮機における圧縮はごく短時間で行われ、外部との熱のやり取りがほとんど行われず断熱圧縮とみなせるため、エントロピーの定義式
S=∫dQ/T
においてdQ≒0とし、エントロピー一定の変化を起こすということは分かりました。
http://www.jsrae.or.jp/E-learning/saikuru2/saikuru2.html

ここで疑問なのは、
熱のやり取りがないのに、なぜ、エンタルピーは増加するのでしょうか?
圧縮時に外界から受ける仕事がエンタルピーの増加につながって...続きを読む

Aベストアンサー

モリエル線図なんて初めて聞きましたが・・・。

>熱のやり取りがないのに、なぜ、エンタルピーは増加するのでしょうか?
熱のやり取りがなければエンタルピーは変化しない(or減少する)と思っていないとこういう疑問は出てこないと思いますが、何故そう思ったのでしょうか?
とりあえず、可逆過程ならば、dH=TdS+Vdpとなります。エントロピーが一定なら(dS=0)、dH=Vdpより、圧力の増加とともにエンタルピーも増加しますね。

>圧縮による仕事はどこへ行ってしまったのでしょうか?
内部エネルギーです。実際、温度が上昇してるんですよね。

>また、膨張弁では、仕事もせず熱も出入りしないため、等エンタルピー変化を起こすようですが、これも断熱変化、および、等エントロピー変化と考えられるのでしょうか?
膨張弁の構造を知らないのですが、(圧力を保った)低圧の空間に一定の圧力で気体を"押し出す"ような過程であれば、断熱変化ですが、エントロピーは上昇します。(不可逆過程なので)

Qエントロピー減少の物理学的説明は?

生物を構成している物質系では、エントロピーが減少していると思うのですが、本来、物質界ではエントロピーは増大するはずなのに、生物系においてはエントロピーが減少するという奇妙な減少を、「物理学」では、どのように説明しているのでしょうか?

単に、確率的に非常に起こりがたいことが起こっているのだという説明だけでしょうか? それとも、何らかの積極的な理由の説明があるのでしょうか?

Aベストアンサー

他の方の回答を全部十分読みきれてないので重複がありましたらご容赦を。

まず、確認しておきたいのは、
物理学で言っている「エントロピー増大の法則」というのは外部とエネルギーや熱物質のやり取りをしない系(こういう系を孤立系という)でのみ成立する話です。

外部と熱や物質のやり取りをしているような系(開放系といいます)においてもエントロピーが増大するとは、物理学では言っていません。

つまり、生物を構成している物質系は外界と熱やエネルギーのやり取り、
食物として物質をやりとりをしているので、孤立系ではありません。エントロピーが増大するのは孤立系ですので、孤立系でない生物を構成している物質系でエントロピーが減少しても物理学で言っていることとなんの矛盾もありません。

つぎに、生物などの系でエントロピーが増大せずにむしろ、秩序状態を
保っていることについての説明の、一例です。
外界から一定のエネルギーが与えられつづけているような系(たとえば地球上で太陽からエネルギーが一定してとどくような)においては、エントロピー増大の法則の代わりに、エントロピー生成が最小化されるという法則が
成立することが、熱力学にて導出されます。詳細は非平衡系の熱力学の
教科書などを参照願いますが、
これが生物が秩序構造を保ちながら生きていることの、荒っぽいですが
エントロピーという観点で見た場合の一つの説明になると思います。

他の方の回答を全部十分読みきれてないので重複がありましたらご容赦を。

まず、確認しておきたいのは、
物理学で言っている「エントロピー増大の法則」というのは外部とエネルギーや熱物質のやり取りをしない系(こういう系を孤立系という)でのみ成立する話です。

外部と熱や物質のやり取りをしているような系(開放系といいます)においてもエントロピーが増大するとは、物理学では言っていません。

つまり、生物を構成している物質系は外界と熱やエネルギーのやり取り、
食物として物質をやりとり...続きを読む

Q高校物理を履修していない人でもできる電磁気の勉強法

理系の学部に通っている大学1年の者です。

10月から電磁気の授業が始まるので、それに備えて今から少し予習しておきたいと思うのですが、どのように勉強すればいいでしょうか。

大学の授業では高校で物理を履修した人と履修していない人で授業が分かれており、私は物理を履修していないので当然履修していない人用の授業を受けるのですが、ついていけるか心配です。

1学期に力学(これも電磁気と同様に物理を履修しているか否かで授業が分かれます)の授業があったのですが全然ついていけませんでした。
(物理を履修していない人用の授業とはいえ、7月には物理履修者用の授業と同レベルのことをやっていたので)


シラバスには
(1)自然界の基本的力と電磁場、ローレンツ力、電荷の保存
(2)静電場
(3)定常電流
(4)定常電流による磁場
(5)時間的に変動する電磁場
(6)変位電流とマクスウェル方程式
などと書いてあります。

とりあえず高校の物理の教科書を読むところから始めようと思っているのですが、他におすすめの勉強方法や参考書がありましたら教えてください。お願いします。

理系の学部に通っている大学1年の者です。

10月から電磁気の授業が始まるので、それに備えて今から少し予習しておきたいと思うのですが、どのように勉強すればいいでしょうか。

大学の授業では高校で物理を履修した人と履修していない人で授業が分かれており、私は物理を履修していないので当然履修していない人用の授業を受けるのですが、ついていけるか心配です。

1学期に力学(これも電磁気と同様に物理を履修しているか否かで授業が分かれます)の授業があったのですが全然ついていけませんでし...続きを読む

Aベストアンサー

岩波書店出版の物理入門コース電磁気学Iをおすすめします。
電磁気学では力学の知識も必要ですが、F=maをある程度使いこなせるなら問題ありません。
講義名は「電磁気学」ですが、最初にやることは恐らく数学です。
具体的には、スカラー積、ベクトル積、ダイバージェンス、グラディエント、ガウス定理などを学ぶはずです。
上記の数学の知識は、電磁気学に於いて必要不可欠なものであり、誰もが苦戦する代物です。
高校の物理の教科書から始めるのも良いですが、落ちこぼれることを防ぐためにも、これらの基礎知識を固めるべきかと思います。
因みに、物理入門コースの電磁気学と演習は、初心者の立場で考えると非常な名著であると言えると思います。
大学の図書館にもあるはずですよ。


人気Q&Aランキング

おすすめ情報