熱力学

65問 • 1年前

ベテラン関西人

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問題一覧

二段階反応モデル

反応の経路とエネルギー準位で表された図のこと

ファントホッフの反応定圧式をかけ

lnK=定数-ΔH/RT

ファントホッフプロットの傾き→ y軸→ x軸→ x軸は---が低温である

-ΔH/R lnK 1/T 右

互変ニ形

緩和な条件でも結晶形が相転移すること

ΔH>0は発熱か吸熱か

吸熱反応

ΔH<0

発熱反応

系

特定のプロセスに関わる物質の集まりのこと

外界

系以外のこと

境界

系と接する面

内部エネルギー

全分子の運動エネルギーの和であり、系が受け取った熱量と仕事によって起こる変化の量のこと。

エンタルピーH

実際に温度を変化させるために必要な熱量のこと。外界に失われる分も含めた熱量。

熱力学第一法則

系が受け取った熱量と仕事の和は内部エネルギーの変化量に等しい

定容プロセス

体積一定

定圧プロセス

圧力一定

定圧プロセスと定容プロセスどっちが熱効率がいいか

定容プロセス

解放系

物質や熱、仕事のやり取りができる系

閉鎖形

物質の出入りを遮断した系

断熱系

熱の出入りを遮断した閉鎖系

孤立系

仕事のやり取りを遮断した断熱系

標準状態

1molの物質が正確に100kPaの環境にある状態

STP

0℃の標準状態

SATP

25℃の標準状態

定圧プロセスにおいて ΔU=

=q+W=q-pΔV

定容プロセスにおいて ΔU=

定圧プロセスにおいて ΔH=

ΔU+PΔV

ΔH⁰は何のことか

標準状態でのエンタルピー変化

物質が受け取った熱はエンタルピーで考えると正負どっちか。

物質が放出した熱はエンタルピーで考えると正負どっちか。

エネルギー分配の規則

分子集団の個々の分子にどうエネルギーが分配されるかを表す規則であり、エンタルピーが増え、全ての分子に分配されると液体から気体になるような相転移が起こる。

大数の法則

分子集団のような数の多いものを見る時、細かい違いが地ならしされて見えなくなること。

エントロピー

プロセスが起こるか起こらないかを決定する尺度であり、分子集団が個々の分子にどうエネルギーが分配されるかを表す尺度のこと。また、エネルギーの乱雑さを表す。

相平衡は何によって決まるか

エンタルピーとエントロピーのバランス

左

マックスウェル&ボルツマン分布

気体の分子集団では、どのような運動エネルギーが分布するかを表す。

統計力学

気体分子の運動がどの方向に対しても正規分布する概念をもとに、それぞれの速度を持つ分子がどのくらい存在するのかをシュミレーション計算により求めるような学問。

マックスウェル&ボルツマン分布では左上は---く、右下は---。

冷た熱い

量子論

分子の運動エネルギーは不連続な値をとるという考え

内部エネルギーの内訳を答えよ。また、マックスウェル&ボルツマン分布で内部エネルギーを表す場所はどこか。

並進エネルギー、回転エネルギー、振動エネルギー、分子内運動エネルギー曲線下の面積がUを表す。

気体と液体ではエネルギー分布が異なっていて、液体になると---や---が束縛される。つまり、エネルギーが「---」方が選ばれてその結果、---が起こる。

並進運動回転運動より多様な状態を取れる相転移

ボルツマン分布の概念からエンタルピーを説明せよ。

分子集団が液体と気体でどちらの相を取った方が、マックスウェル&ボルツマン分布の上で適切な分布が得られるかを示す指標。

相平衡において、釣り合うのは何と何か。

エンタルピー変化ΔHとエントロピー変化ΔS

ΔS⁰

標準エントロピー変化

ΔfusH(融解エンタルピー変化)

融点Tmで温度変化がない間に与えられた熱量q

蒸発エンタルピー変化ΔvapH

液体から気体への状態変化に利用される熱量q

温度とエントロピー変化ΔSの関係式

nC logₑ(T₂/T₁)

体積とエントロピー変化ΔS

nR logₑ(V₂/V₁)

温度とエントロピー変化の関係から言えること

T₂>T₁でエントロピー増大する

熱力学第二法則

T<Tcのとき、相転移が起こるのは、ΔS≧ΔH/T

孤立系の熱力学第二法則

ΔS≧0 可逆反応ではΔS=0 不可逆反応ではΔS>0 →Sが増大するのは孤立系の条件！

熱力学第三法則

エントロピーの絶対値を決定している法則。絶対零度や完全結晶のエントロピーは0になる。

トルートンの規則

蒸発エントロピーが液体によらずほぼ一定という経験則

希ガスのような一原子分や対称性の高いメタンなどは---が小さく、---が小さくなるので、---として存在する。一方水は液体における相互作用が高いので液体の---が小さく、---が大きくなるので---として存在する。

回転エネルギー蒸発エントロピー気体エントロピー蒸発エントロピー液体

ラウールの法則

混合液体の各成分の蒸気圧は、それぞれの純液体の蒸気圧と混合溶液中のモル分率の積で表されるという法則。

ベンゼンとトルエンの混合成分同士の分子間相互作用がほとんど変化しないので、ΔH=--- ∴--- →「---」ことを意味する

0 ΔS≧0(=ΔH/T) 自発的に混合される

水とフェノールの混合 ---反応→ΔH--- ∴--- これは「---」を意味する

吸熱反応 ΔH>0 0<ΔS<ΔH/T 温度を上げると自発的に混合すること

水とアルコールの混合アルコールはアルコール分子よりも水との相互作用が大きいため、---。 ---反応→ΔH--- ∴--- これは「---」を意味する

ΔSが理想溶液よりも小さくなる発熱反応 ΔH<0 ΔS≧0≧ΔH/T 水とアルコールはどのような混合比でも自発的に混合すること

ギブズ自由エネルギー

エンタルピーとエントロピーのバランスを表す指標

ギブズ自由エネルギーの式

ΔG=ΔH-TΔS=VΔp-SΔT

ギブズ自由エネルギーの式において、 ΔH→ TΔS→ ΔG>0→ ΔG<0→

外界から受け取った熱量qと仕事w 分子ごとに配分されるエネルギー(エネルギー需要) エネルギー過剰でΔHは受け取らないので、反応は進行しない。外界からのエネルギーを受け、反応が進行

Gの変化に影響する因子

温度変化体積変化

相平衡のときのギブズ自由エネルギー変化において、標準ギブズ自由エネルギー変化を理想気体の状態方程式で表せ。(平衡定数Kを用いる)

ΔG⁰=-RT logₑK

ファントホッフの式とギブズ自由エネルギー変化の式の関係性を答えよ

ファントホッフプロットからΔH⁰とΔS⁰を求めることができる。

状態関数

物質の状態によって変化する数値

状態関数を二つ挙げ、説明せよ

示量性状態関数 →質量や体積、物質量、H、S、Uなど足し算が可能な数値による状態関数。示強性状態関数 →温度や圧力、密度、濃度など、足し引きが不可能な数値による状態関数。

経路関数

仕事や熱など、経路に依存する量

12対の神経系

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1年後期

1年後期

1年前期

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受容体(-型、どこに効くか)

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錐体外路、大脳基底核、大脳辺縁系

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連合野の損傷による疾患

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脳幹

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視床下部の神経核

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自律神経と受容体

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脳波(基本)

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記憶

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1年前期末

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1年前期末no2

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ビタミン

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アミノ酸(疎水性か親水性か)

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生命体の成り立ち

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糖質

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脂質

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骨の構造

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神経と骨

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骨格筋

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平滑筋・心筋

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心臓

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血管

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皮膚の構造と表皮

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感覚器系

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耳

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骨の分類

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有機合成序説

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基礎化学

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呼吸器系①

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呼吸器系②

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消化器系①

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消化器系②

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SI単位と接頭語

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共輸送体

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血液①

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定量分析①

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血液②

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定量分析②

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抗体

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生殖器系(磯濱)

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内分泌系

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代謝系

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体液の調節

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生殖器系(樋上)

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有機合成まとめ

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反応

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エピソード

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分子論

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ベテラン関西人 · 8問 · 1年前

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速度論①

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0次反応まとめ

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対向反応

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併発反応

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単位

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滴定終点検出法(電位差滴定法)

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酸塩基平衡

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ホルモン

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栄養性因子

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二段階反応モデル

反応の経路とエネルギー準位で表された図のこと

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-ΔH/R lnK 1/T 右

互変ニ形

緩和な条件でも結晶形が相転移すること

ΔH>0は発熱か吸熱か

吸熱反応

ΔH<0

発熱反応

系

特定のプロセスに関わる物質の集まりのこと

外界

系以外のこと

境界

系と接する面

内部エネルギー

全分子の運動エネルギーの和であり、系が受け取った熱量と仕事によって起こる変化の量のこと。

エンタルピーH

実際に温度を変化させるために必要な熱量のこと。外界に失われる分も含めた熱量。

熱力学第一法則

系が受け取った熱量と仕事の和は内部エネルギーの変化量に等しい

定容プロセス

体積一定

定圧プロセス

圧力一定

定圧プロセスと定容プロセスどっちが熱効率がいいか

定容プロセス

解放系

物質や熱、仕事のやり取りができる系

閉鎖形

物質の出入りを遮断した系

断熱系

熱の出入りを遮断した閉鎖系

孤立系

仕事のやり取りを遮断した断熱系

標準状態

1molの物質が正確に100kPaの環境にある状態

STP

0℃の標準状態

SATP

25℃の標準状態

定圧プロセスにおいて ΔU=

=q+W=q-pΔV

定容プロセスにおいて ΔU=

定圧プロセスにおいて ΔH=

ΔU+PΔV

ΔH⁰は何のことか

標準状態でのエンタルピー変化

物質が受け取った熱はエンタルピーで考えると正負どっちか。

物質が放出した熱はエンタルピーで考えると正負どっちか。

エネルギー分配の規則

大数の法則

分子集団のような数の多いものを見る時、細かい違いが地ならしされて見えなくなること。

エントロピー

相平衡は何によって決まるか

エンタルピーとエントロピーのバランス

左

マックスウェル&ボルツマン分布

気体の分子集団では、どのような運動エネルギーが分布するかを表す。

統計力学

マックスウェル&ボルツマン分布では左上は---く、右下は---。

冷た熱い

量子論

分子の運動エネルギーは不連続な値をとるという考え

内部エネルギーの内訳を答えよ。また、マックスウェル&ボルツマン分布で内部エネルギーを表す場所はどこか。

並進エネルギー、回転エネルギー、振動エネルギー、分子内運動エネルギー曲線下の面積がUを表す。

並進運動回転運動より多様な状態を取れる相転移

ボルツマン分布の概念からエンタルピーを説明せよ。

分子集団が液体と気体でどちらの相を取った方が、マックスウェル&ボルツマン分布の上で適切な分布が得られるかを示す指標。

相平衡において、釣り合うのは何と何か。

エンタルピー変化ΔHとエントロピー変化ΔS

ΔS⁰

標準エントロピー変化

ΔfusH(融解エンタルピー変化)

融点Tmで温度変化がない間に与えられた熱量q

蒸発エンタルピー変化ΔvapH

液体から気体への状態変化に利用される熱量q

温度とエントロピー変化ΔSの関係式

nC logₑ(T₂/T₁)

体積とエントロピー変化ΔS

nR logₑ(V₂/V₁)

温度とエントロピー変化の関係から言えること

T₂>T₁でエントロピー増大する

熱力学第二法則

T<Tcのとき、相転移が起こるのは、ΔS≧ΔH/T

孤立系の熱力学第二法則

ΔS≧0 可逆反応ではΔS=0 不可逆反応ではΔS>0 →Sが増大するのは孤立系の条件！

熱力学第三法則

エントロピーの絶対値を決定している法則。絶対零度や完全結晶のエントロピーは0になる。

トルートンの規則

蒸発エントロピーが液体によらずほぼ一定という経験則

回転エネルギー蒸発エントロピー気体エントロピー蒸発エントロピー液体

ラウールの法則

混合液体の各成分の蒸気圧は、それぞれの純液体の蒸気圧と混合溶液中のモル分率の積で表されるという法則。

ベンゼンとトルエンの混合成分同士の分子間相互作用がほとんど変化しないので、ΔH=--- ∴--- →「---」ことを意味する

0 ΔS≧0(=ΔH/T) 自発的に混合される

水とフェノールの混合 ---反応→ΔH--- ∴--- これは「---」を意味する

吸熱反応 ΔH>0 0<ΔS<ΔH/T 温度を上げると自発的に混合すること

水とアルコールの混合アルコールはアルコール分子よりも水との相互作用が大きいため、---。 ---反応→ΔH--- ∴--- これは「---」を意味する

ΔSが理想溶液よりも小さくなる発熱反応 ΔH<0 ΔS≧0≧ΔH/T 水とアルコールはどのような混合比でも自発的に混合すること

ギブズ自由エネルギー

エンタルピーとエントロピーのバランスを表す指標

ギブズ自由エネルギーの式

ΔG=ΔH-TΔS=VΔp-SΔT

ギブズ自由エネルギーの式において、 ΔH→ TΔS→ ΔG>0→ ΔG<0→

Gの変化に影響する因子

温度変化体積変化

相平衡のときのギブズ自由エネルギー変化において、標準ギブズ自由エネルギー変化を理想気体の状態方程式で表せ。(平衡定数Kを用いる)

ΔG⁰=-RT logₑK

ファントホッフの式とギブズ自由エネルギー変化の式の関係性を答えよ

ファントホッフプロットからΔH⁰とΔS⁰を求めることができる。

状態関数

物質の状態によって変化する数値

状態関数を二つ挙げ、説明せよ

経路関数

仕事や熱など、経路に依存する量