エントロピー計算機

エントロピーは、系が取り得る微視的な配置の間でエネルギーがどのように分散しているかを表す熱力学的な状態関数です。一定の絶対温度で可逆的に熱が移動する場合、エントロピー変化は可逆熱量を温度で割った値に等しくなります。この計算機はその関係を直接適用します。キロジュールで入力した熱量をジュールに換算し、ケルビン温度で割って、ジュール毎ケルビンの結果を返します。 熱量の符号は重要です。系が可逆的に吸収する熱は正で、エントロピー変化も正になります。系が放出する熱は負で、変化も負になります。ただし、正の値だけで過程が自発的だとは判断できません。自発性は系と周囲を合わせた全エントロピー変化で決まるためです。また、温度と圧力が一定の場合には、エンタルピーとエントロピーを組み合わせたギブズ自由エネルギーが、よく使われる自発性の判定基準になります。 熱力学の式の分母には、必ず絶対温度を使います。摂氏ゼロ度は熱エネルギーがゼロという意味ではないため、摂氏温度をそのまま代入できません。摂氏温度に 273.15 を加えるとケルビンに換算できます。同じ熱量が移動する場合、低温ほどエントロピー変化は大きくなります。系がすでに持つ熱エネルギーに対して、そのエネルギーがより大きな相対的再分配をもたらすためです。 熱量を温度で割る単純な式が厳密に当てはまるのは、可逆等温経路です。ただし、エントロピーは状態関数なので、実際の不可逆変化も、同じ初状態と終状態を結ぶ都合のよい可逆経路を想定して評価できることがあります。温度が変わる過程では積分が必要で、熱容量や終温と初温の比の対数を用いることがよくあります。平衡温度での相転移は直接的な応用例で、モル融解エンタルピーやモル蒸発エンタルピーを転移温度で割ります。 相変化の見積もり、熱浴との可逆的な熱交換、授業の演習、熱力学の単位確認に利用してください。熱量とエントロピーは、一モルや試料全体など、同じ物質量を対象にする必要があります。複雑な反応では、完全な結論を出す前に、標準モルエントロピー表、熱容量補正、混合の項、系と周囲を分けた計算などが必要になる場合があります。