等圧過程と等容過程の主な違いは、等圧過程は圧力が一定で、等容過程は体積が一定であることである。

熱力学的過程には、等圧過程や等容過程などの異なる形式がある。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 等圧プロセスとは 3. 等容プロセスとは 4. 横並び比較 - 等圧プロセスと等容プロセスの表形式 5. まとめ

等圧過程は何ですか？

等圧過程とは、熱力学的な系で一定の圧力で起こる化学過程のことである。したがって、圧力の変化⊿Pはゼロとなる。通常、システムは体積を変化させることで圧力を一定に保っており、膨張したり収縮したりする。この体積の変化は、システムとその周囲との間の熱伝達によって生じるかもしれない圧力の変化を打ち消すものである。

図01：等圧過程（黄**領域）で行われる仕事

通常、等圧過程では内部エネルギー(U)が変化する。したがって、熱伝達の過程でシステムによる仕事（W）が行われる。次の式を使って、圧力が一定のときの仕事を計算することができる。

W=P*∆V

ここで、Wは仕事、Pは圧力、∆Vは体積変化です。したがって、熱の移動によって体積が膨張する場合、そのシステムは正の仕事をし、逆に熱の移動によって体積が収縮する場合、そのシステムは負の仕事をすることになる。

等値性プロセスは何ですか？

等容過程とは、熱力学系において、ある体積で起こる化学過程のことである。したがって、体積は変化せず、∆Vはゼロとなる。体積が一定であるため、システムが行う仕事はゼロとなり、システムは動作しない。ほとんどの場合、この変数が最も制御しやすい熱力学的変数である。膨張も収縮もしない密閉された容器の中で行われる。

図02：平衡プロセス

熱システムの内部エネルギーは、熱伝導によって変化する。しかし、すべての熱伝導は内部エネルギーを増加させるか減少させるかのどちらかである。Vがゼロなので、システムが（あるいはシステムに）与える仕事もゼロである。Uを内部エネルギー、Qを熱伝導とした場合。

∆ΔU=Q

アイソバリックと等値性プロセスの違い

等圧過程とは、熱力学系で一定の圧力で起こる化学過程をいい、等圧過程とは、熱力学系で一定の体積で起こる化学過程をいいます。これが等圧過程と等容過程の重要な違いである。つまり、等圧過程では熱力学系の圧力は一定であるが、等容過程では圧力はそれに応じて変化する。これに加えて、等圧過程では熱力学系の体積が変化するが、等容過程では体積は一定に保たれる。しかし、どちらの過程でも、システムの内部エネルギーは変化する。しかし、等圧過程とは異なり、等容過程では、移動する熱はすべて内部エネルギーに変換されるか、内部エネルギーに由来する。

次のインフォグラフィックでは、等圧過程と等容過程の違いを表形式で詳しく説明しています。

概要 - アイソバリック vs. 等値性プロセス

等圧過程も等容過程も、熱力学系でパラメータを一定に保ちながら行われる熱力学的過程である。したがって、等圧過程と等容過程の違いは、等圧過程が一定の圧力で起こるのに対し、等容過程は一定の体積で起こるということである。

引用

1 ジョーンズ、アンドリュー・ジマーマン"The Isotolerance Process," ThoughtCo, June 22, 2018.2はこちら。ジョーンズ、アンドリュー・ジマーマン"定圧下：等圧過程の理解"ThoughtCo, ThoughtCo. available here 2 Jones, Andrew Zimmerman."一定圧力下：等圧過程の理解"ThoughtCo、ThoughtCo.