熱化学と熱力学の違い

熱力学は、熱と他のエネルギー（機械的、電気的、化学的エネルギーなど）の関係を研究する物理科学の一分野である。熱化学は熱力学の一分野である。また、熱化学は化学反応に伴う熱エネルギーについて記述する化学の一分野である。熱化学と熱力学の大きな違いは、熱化学が熱と化学反応の関係を定量的に研究する学問であるのに対し、熱力学は熱と化学反応の関係を支配する法則を研究する学問である点です。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 熱化学とは 3. 熱力学とは 4. 熱化学と熱力学の関係 5. 横並び比較-熱化学と熱力学の表形式 6. 総括

熱化学は何ですか？

熱化学は、化学反応に伴う熱エネルギーを研究・測定する学問である。化学反応は、熱エネルギーの放出と吸収を伴います。これは、反応中に化学結合が切れたり、できたりするためです。化学結合を切るには、外からエネルギーを吸収する必要があります。化学結合が形成されると、エネルギーが周囲に放出される。このような熱移動のメカニズムに基づく化学反応には、2つのタイプがある。

• 発熱反応 - 熱エネルギーの放出
• 熱吸収反応-熱エネルギーが吸収される。

図01: 発熱反応を示すグラフ

熱化学では、「エンタルピー」という言葉がよく使われる。システムの総熱量に相当する熱力学的な量である。エンタルピー（⊿H）は、系の内部エネルギーに圧力（P）と体積（V）を加えた積に等しい。

∆ΔH=U+PV

異なる化学成分のエンタルピーを用いると、反応熱をはじめとする多くのパラメータを求めることができる。反応熱はエンタルピーの変化である。これは、生成物のエンタルピーと反応物のエンタルピーの差から導き出される。

∆H = ∆H（生成物）- ∆H（反応物）

熱力学（サーモダイナミクス）は何ですか？

熱力学は、熱と他のエネルギー（機械的、電気的、化学的エネルギーなど）の関係を研究する物理科学の一分野である。あらゆるエネルギーの関係性を解説しています。熱力学の主な考え方は、熱をシステムが行う仕事と関連付けることである。熱力学にはいくつかの重要な用語がある。

図02：サーマルシステム

エンタルピー - 熱力学的な系の全エネルギー量。

エントロピー - 熱力学系が熱エネルギーを力学的エネルギーに変換できないことを説明する熱力学的な表現

熱力学的状態 - ある温度における系の状態

熱力学的平衡 - 熱力学系が他の1つ以上の熱力学系と平衡状態にあること。

仕事 - 熱力学的システムからその周囲に伝達されるエネルギー。

内部エネルギー - 分子や原子の運動によって引き起こされる熱力学系におけるエネルギーの総和。

熱力学は一連の法則で成り立っています。

• 熱力学のゼロ法則 - 2つの熱力学系が第3の熱力学系と熱平衡状態にあるとき、3つの熱力学系はすべて互いに熱平衡状態にある。
• 熱力学の第一法則 - システムの内部エネルギーは、システムが周囲から吸収するエネルギーと、システムが周囲に及ぼす仕事の差である。
• 熱力学の第二法則 - 熱は寒いところから暑いところへ自然に流れることはない。
• 熱力学の第三法則-ある系が絶対零度に近づくと、すべての過程が停止し、系のエントロピーが低くなる。

熱化学と熱力学の関係は何ですか？

• 熱化学は熱力学の一分野である。

熱化学と熱力学の違い

概要 - 熱化学 vs. 熱力学

熱化学は熱力学の一分野である。熱化学と熱力学の大きな違いは、熱化学が熱と化学反応の関係を定量的に研究する学問であるのに対し、熱力学は熱と化学反応の関係を支配する法則を研究する学問である点です。

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引用

1 "Thermochemistry - A Review", Chemistry Library, Library, 19 June 2015, available here.Drake, Gordon W.F. "Thermodynamics", Encyclopedia Britannica, 20 October 2017, available.Drke, Gordon W.F. "熱力学", Encyclopedia Britannica, 20 October 2017.はこちらからアクセスできます。"熱力学の法則", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2018年2月17日, ここで入手可能2Drake, Gordon W.F. "Thermodynamics", Encyclopedia Britannica, エンサイクロペディア・ブリタニカ", 2017年10月20日, tr."熱力学の法則", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2018年02月17日