エンタルピーとエントロピーの違い

エンタルピーとエントロピーの決定的な違いは、エンタルピーが一定の圧力で起こる熱移動であるのに対し、エントロピーは系のランダム性という概念を与えることである...。

エンタルピーとエントロピーの重要な違いは、エンタルピーが一定の圧力で起こる熱移動であるのに対し、エントロピーは系の確率的な性質の概念を与えることである。

化学の研究では、宇宙を2つの系と1つの環境に分けて考えています。どんな時でも、研究したい部分はシステムであり、その周りを他の部分が回っている。エンタルピーとエントロピーは、ある系とその周囲で起こる反応を表す2つの用語です。エンタルピーもエントロピーも熱力学的な状態関数である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. エンタルピーとは 3. エントロピーとは 4. 横並び比較 - エンタルピーとエントロピーの表形式 5. まとめ

エンタルピーは何ですか？

反応が起こるとき、熱を吸収したり放出したりすることがありますが、一定の圧力で反応を行った場合、これを反応のエンタルピーと呼びます。しかし、分子のエンタルピーを測定することはできない。したがって、反応中のエンタルピーの変化を測定する必要があります。生成物のエンタルピーから反応物のエンタルピーを差し引くと、ある温度と圧力での反応のエンタルピー変化量（△H）を求めることができます。値が負の場合、その反応は発熱性である。この値が正であれば、熱を吸収する反応である。

図01：エンタルピー変化と相変化の関係

任意の反応物と生成物の組の間のエンタルピー変化は、それらの間の経路に依存しない。さらに、エンタルピーの変化は、反応物の相に依存する。例えば、酸素と水素が反応して水蒸気になると、エンタルピーは-483.7kjになり、同じ反応物が反応して液体になると、エンタルピーは-571.5kjに変化します。

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g); ∆H = -483.7 kJ

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l); ∆H = -571.7 kJ

エントロピは何ですか？

自然発生的に起こるものと、そうでないものがあります。例えば、熱は高温の物体から低温の物体に流れるが、その逆はエネルギー保存則に反しないとしても観測することはできない。変化が起きると、エネルギーの総量は変わらないが、分布が異なる。エネルギーの分布から変化の方向を判断することができるのです。もし、その変化が宇宙全体のランダム性とカオスをより大きくするのであれば、それは自然発生的なものである。カオスやランダム性、エネルギーの分散度合いなどは、エントロピーと呼ばれる状態関数で測ることができます。

図02：熱伝導によるエントロピーのグラフ

熱力学の第二法則はエントロピーに関係し、"宇宙のエントロピーは自然発生的に増加する "と言っています。エントロピーと発生する熱は、システムがエネルギーを使う度合いによって相互に関連している。実際、ある熱量qによって引き起こされるエントロピー的変化や余分な無秩序の大きさは、温度によって異なる。すでに気温が非常に高い場合は、少々熱を加えても障害は増えないが、気温が非常に低い場合は、同じ量の熱を加えても障害が急激に増加する。したがって、次のように書くことができる。（dsはエントロピーで変化し、dqは熱で変化し、Tは温度である。

ds=dq/T