エネルギーとエンタルピー

熱力学では、エネルギーとエンタルピーという2つのテーマが議論されます。エネルギーという概念は直感的なもので、働く能力を意味します。エンタルピー変化の概念は、状態遷移の際に得られる、あるいは放出されるエネルギーである。この2つの概念は、熱力学、化学、統計物理学、量子力学など多くの分野で非常に重要である。この2つの概念は、他の多くの概念の基礎となるものであるため、多用される分野で活躍するためには、これらの概念を十分に理解することが必要です。今回は、エンタルピーとエネルギーとは何か、その定義、エンタルピーとエネルギーの類似性、その応用、そして最後にエネルギーとエンタルピーの違いについて説明します。

エネルギー

エネルギーは直感的に理解できない概念です。エネルギー」という言葉は、ギリシャ語の「energeia」に由来し、動作や活動を意味します。その意味で、エネルギーは活動を支えるメカニズムであると言えます。エネルギーは直接観測できる量ではありません。ただし、外形的な特性を測定することで算出することは可能です。エネルギーにはさまざまな形があります。運動エネルギー、熱エネルギー、位置エネルギーを挙げればきりがない。特殊相対性理論が開発されるまで、エネルギーは宇宙で保存される性質であると考えられていた。相対性理論と量子力学は、エネルギーと質量が交換可能であることを示している。これが、宇宙のエネルギー・質量保存を生み出すことになった。しかし、核融合や核分裂が存在しない場合、系のエネルギーは保存されていると考えることができる。運動エネルギーとは、物体を動かすためのエネルギーである。ポテンシャルエネルギーは物体の位置によって、熱エネルギーは温度によって発生する。この宇宙には、まだ発見されていない別の種類のエネルギーが存在すると考えられています。このようなエネルギーは暗黒エネルギーと呼ばれ、宇宙の全エネルギーの大部分を占めると考えられています。

エンタルピー

エンタルピーは、熱力学で議論される非常に重要な概念である。システムにはさまざまな性質があります。これらの特性には、温度、圧力、体積、質量、密度などが含まれる。システムの状態は、これらの各特性の状態または値によって記述される。エンタルピー変化、またはより一般的に知られているエンタルピー変化は、ある状態から別の状態に移行する際の系の内部エネルギーの変化です。エンタルピーの差はジュール単位で測定されます。モルエンタルピーの差は、1モル当たりのジュールで測定される。いずれも熱力学の分野で広く使われている用語である。系のエンタルピーが正になれば、その過程は熱を吸収していることになる。エンタルピーが負になれば、その過程は発熱的である。