| English | 意味 |
|---|---|
| Gibbs free energy/ɡɪbz friː ˈenədʒi/ | ギブズ自由エネルギー |
自発的に起こるか？
- 一部の反応は自発的に進行し、他の反応には持続的なエネルギー入力が不可欠である。
- これを決定するのは2つの要因：放出される熱と生じる無秩序さ。
- これらを統合して判断を下す単一の数値がある。
- その符号から、自然がそれを無料で行うかどうかわかる。
ギブズ自由エネルギーの式
- ギブズ自由エネルギーはエンタルピーとエントロピーを統合する：
- ここで$T$はケルビン単位での温度である。
$\Delta H = -100\ \text{kJ}$、$T = 300\ \text{K}$、$\Delta S = 0.2\ \text{kJ/K}$から$\Delta G$（kJ単位）を求める。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -100 - (300)(0.2) = -160\ \text{kJ}$.
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$において、温度は…でなければならない
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
熱力学方程式にはケルビン単位の絶対温度が必要である。
負＝有利
- $\Delta G < 0$ の場合、熱力学的に有利です。
- $\Delta G > 0$ の場合、単独では有利ではありません。
- $\Delta G = 0$ の場合、系は平衡状態にあります。
$\Delta G$が…のとき、反応は熱力学的に適応的である
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$\Delta G < 0$が反応の適応性を示す。
$\Delta G = 0$のとき、系は____にある。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$\Delta G = 0$は平衡を示す。
温度で逆転するケースもある
- 発熱反応＋無秩序増加は、あらゆる温度で有利である。
- 吸熱反応＋無秩序減少は、決して有利ではない。
- 他の2つのケースは、温度によって有利・不利が反転する。
$\Delta H < 0$と$\Delta S > 0$を持つ反応は適応的である...
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$\Delta G$が$T$に関わらず、両方とも負となる。
ある反応に$\Delta H < 0$と$\Delta S > 0$がある。これは有利か？
- 両方の項が$\Delta G$を負の方向に動かす。
- よって、あらゆる温度で有利である。
自由エネルギー対温度
ΔG = ΔH - TΔSは温度に対して直線を描く。ゼロと交差する点で反応が適応的となる。
熱力学的に適応的な反応は常に速い。
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適応性は方向性问题であり、速度ではない； kineticsが速度を決定する。
"有利"（$\Delta G < 0$）とは、熱力学的に許容されることを意味し、速いことを意味しない——速度は动力学が決める。$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$における温度はケルビン単位である。また、$T\Delta S$項は温度の上昇に伴い大きくなるため、加熱によって$\Delta G$の符号が反転することがある。
ギブズ自由エネルギー $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ は熱と乱雑さを統合した判断基準です：$\Delta G < 0$ は熱力学的に有利、$> 0$ は有利ではなく、$= 0$ は平衡です。$T\Delta S$ の項のため、温度によって4つのケースのうち2つで符号が反転することがあります。