構成エントロピーと熱エントロピーの重要な違いは、構成エントロピーが温度交換がないときに行われる仕事であるのに対し、熱エントロピーは温度交換があるときに行われる仕事であることである。

ここでいうエントロピーとは、熱力学的な系のランダム性を表す指標であり、ランダム性が増大すればエントロピーも増大し、逆にランダム性が増大すればエントロピーも増大する。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 構成エントロピーとは 3. 熱エントロピーとは 4. 横並び比較 - 構造エントロピーと熱エントロピーの表形式 5. まとめ

構成エントロピは何ですか？

コンフォメーション・エントロピーは、系のエントロピーの一部で、構成粒子の離散的な代表位置と関係がある。混合物中の原子や分子**がどのように結合しているか、様々な方法で表現することができる。ここでいう混合物とは、合金、ガラス、その他の固形物のことである。また、分子のコンフォーメーションの数、磁石のスピン配列の数などを指すこともある。したがって、この言葉は、システムのあらゆる可能な構成を指すことができることを意味している。

通常、同じ物質の異なる構成は、同じ大きさとエネルギーを持ちます。したがって、次の関係式を用いてコンフォメーション・エントロピーを計算することができる。ボルツマンエントロピーの式として知られている。

S=K low

コンフォメーションエントロピーは、kBをボルツマン定数、Wを物質の可能な配置の数とすると、"S "で与えられる。

熱エントロピーは何ですか？

熱エントロピーは、熱力学系に広く存在する性質である。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。したがって、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。また、ある変化が宇宙全体のランダム性や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。エネルギーのカオス、ランダム性、分散性の程度は、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01：蒸気の温度エントロピー図

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。エントロピーと発熱量は、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追加的無秩序の大きさは、温度によって異なる。したがって、すでに非常に高温であれば、少々熱を加えても障害は増えないが、温度が非常に低ければ、同じ量の熱を加えても障害が急激に増加することになる。

構成エントロピと熱エントロピーの違い

構成エントロピーと熱エントロピーの大きな違いは、構成エントロピーは温度交換がないときに行われる仕事であるのに対し、熱エントロピーは温度交換がないときに行われる仕事であることである。つまり、構成エントロピーは温度の交換がないのに対して、熱エントロピーは温度の変化に基づくものである。

以下のインフォグラフィックは、コンフォメーションエントロピーとサーマルエントロピーの違いを要約したものです。

概要 - 構成エントロピ vs. 熱エントロピー

エントロピーとは、熱力学的な系のランダム性を示す尺度である。ランダム性が高まればエントロピーが増大し、その逆もまた然りである。構成エントロピーと熱エントロピーの重要な違いは、構成エントロピーは温度交換がないときに行われる仕事であり、熱エントロピーは温度交換があるときに行われる仕事であるということである。

引用

1Drake, Gordon W.F. "Entropy", Encyclopædia Britannica, 7 June 2018, 2 "Configurational entropy", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 14 June 2019, tr."エントロピー", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2020年3月16日.