No.1ベストアンサー
- 回答日時:
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。
この回答へのお礼
お礼日時:2012/04/20 23:48
回答ありがとうございます!
tto12さんの説明はとても簡潔で解りやすいです。
本当にありがとうございます。全然解らなかったので
何故か内部エネルギー変化まで考えてしまっていました(-.-)
答えよりも解説がとても為になりました(*^^*)
同じような類題ならもう大丈夫だと思います。
本当にありがとうございました!
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!
似たような質問が見つかりました
- 化学 温度変化に伴う圧力と体積の変化について 2 2022/07/25 17:21
- 物理学 磁性体に関する熱力学の問題が分かりません 1 2023/07/18 03:23
- 物理学 物理の問題が分かりません。 解説よろしくお願い致します。 ピストンのついた容器に一定量の気体を入れ、 2 2023/06/20 19:46
- 物理学 高2物理についてです。 温度を保ちながら体積を3V0からV0に圧力を1/3p0からP0に変えた(気体 2 2023/08/28 19:49
- その他(自然科学) 相対性理論と量子力学の統一の正体は、物質M±の変化進行形の性質に有る。とは思いませんか?? 1 2023/03/28 08:56
- 物理学 物理 熱力学 2 2022/12/20 14:03
- 大学受験 長文失礼します 高3受験生女 愛知教育大学理科 (偏差値50 国立)志望です。 先週の共通テスト模試 5 2022/09/13 00:21
- 物理学 熱力学 エントロピーについて 不可逆過程でのエントロピー変化を計算するには、エントロピーは状態量であ 3 2023/03/27 20:41
- 物理学 ギブス自由エネルギー変化における体積変化の影響 1 2023/06/25 04:56
- 物理学 物理基礎で、力学的エネルギーと動摩擦力のことを習ったのですが、 あらい斜面の下から物体を滑り上がらせ 2 2022/09/11 10:12
このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています
おすすめ情報
このQ&Aを見た人がよく見るQ&A
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
標準自由エネルギー変化につい...
-
エントロピーをSと表記するの...
-
熱力学の恒等式はどのような変...
-
金属を熱した時のエントロピー変化
-
エントロピーの問題がわかりません
-
熱力学データベース
-
XRD分析の非晶質量と格子定数の...
-
エントロピーが最大値をとるこ...
-
この場合のギブスエネルギーの...
-
可逆な体積変化に伴うエントロ...
-
浸透圧と粘度
-
発熱反応の時、低温なほど平衡...
-
配管内を流れる液体の流量と粘...
-
熱力学
-
エントロピーとエンタルピー
-
味噌汁にとろろ昆布を入れると
-
標準状態。
-
リン酸を水酸化ナトリウムで滴...
-
kN/mとkN・mの違いについて kN/...
-
発熱量の換算方法を教えてくだ...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報