熱力学

化学で熱力学を勉強していると、「内部圧」という言葉に出会うことがあります。 「圧力」とは異なる「内部圧」をなぜ扱うか分かりますか？実は内部エネルギーの変数の取…

エントロピー増大の法則は有名ですが、熱浴がある場合は使えません。普通の環境（水中など）での反応性を知りたい化学者にとってはギブズエネルギーの方が扱いやすい指…

エントロピーという言葉を聞いたことがない方はほとんどいないと思いますが、具体的なイメージが湧きににくいと感じる方が多いのではないでしょうか？ 熱力学を得意にな…

モリエル線図（p-h線図）とは、空調の冷媒サイクルを表す図です。 冷媒の状態をモリエル線図上でプロットできれば、その状態での冷房能力などを視覚的に知ることができ…

エントロピーという言葉を聞いたことがない方はほとんどいないと思います。しかし、$\text{d}S=\text{d}Q/T$や$\Delta{S}=C_v\ln\frac{T_1}{T_2}$などの数式が多く、具…

エンタルピーはH=U+pVで定義され、物理学的には他の自由エネルギーと対等なものですが、化学者にとっては反応熱に関係するため、特によく目にするエネルギーです。 皆さ…

このページでは、タービンを水蒸気で回す際の熱サイクルであるランキンサイクルを紹介します。 ランキンサイクルは火力発電所や原子力発電所で電力を作るための基本とな…

水分子などの分子動力学シミュレーション（MD）はヘリウムなどの単原子分子に比べてアルゴリズムの難易度が上がります。 しかし、MDでは水分子やタンパク質といった「形…

分子動力学シミュレーション（MD）は化学のシミュレーションの中でもかなりメジャーな方法です。タンパク質のダイナミックな動きをシミュレーションしたMDを見た方も多…

「ジュール・トムソン効果」と聞いて、「ただ気体が膨張するだけでしょ？」と考えていませんか？ 普通、気体が膨張すると直感的には温度下がると思い込みがちですが、ジ…

ルシャトリエの原理は「自然は変化を嫌う」というおしゃれで定性的にも理解しやすい原理です。（なお、提唱者の化学者「アンリ・ル・シャトリエ」はおしゃれ人が多い？…

MDでは通常の運動方程式（$ma=F$）に従うだけでは、温度一定のシミュレーションはできません。 このページではMDでよく用いられる能勢・フーバー法（NVT一定）のアルゴ…

身の回りで熱力学が重要な役割を果たしているひとつに車のガソリンエンジンがあります。 このガソリンエンジンのサイクルを模したものがオットーサイクルで、断熱工程と…

化学ポテンシャルは化学において黒子のような存在ではないでしょうか？ 例えば実験やプラント設計の際に物質の化学ポテンシャルを考える方は稀だと思います。しかし、化…

熱力学でつまづくポイントの一つに「自然な変数」があります。 例えば、内部エネルギーの「自然な変数」はエントロピー$S$と体積$V$ですが、皆さんは内部エネルギーがこ…

熱力学第二法則であるエントロピー増大の法則はとても有名です。 このエントロピー増大の法則は「低温から高温に熱は移動しない」という当たり前の経験（クラウジウスの…

このページでは、モリエル線図（p-h線図）からわかる3つのこと（消費電力以上に冷房できる理由、運転の異常検知、冷房機器の性能計算）を紹介します。 冷房機器の各工程…

エアコンでは冷媒が高温高圧の気体から低温定圧の液体まで幅広く状態が変化するため、室内機・室外機において冷媒がどのような状態になっているか知らない方も多いので…

化学熱力学の教科書で「エントロピーはS=kB log Wで与えられ、乱雑さを表します」と熱力学の冒頭で書きつつも、そのあとはdS=dQ/Tでの計算しか出てこず、乱雑さはどこに…

T-S線図はP-V線図よりもなじみが薄いかたも多いかと思いますが、実はT-S線図を使うと熱サイクルの効率がなぜ低下するかを視覚的に知ることができます。 このページでは…