熱力について

質問

自発的に変化する系において、特に系が等温な状態で体積が一定の場合、系は
ヘルムホルツの自由エネルギーF（F=U-TS）が最小になる方向に変化すること、
また系が等温で圧力が一定の場合、系はギブスの自由エネルギーG(G=H-TS)が
最小になる方向に変化することをしめすにはどうしたらいいのでしょうか？

回答No.2

foo-mix2001 · ベストアンサー

はじめまして
エントロピーは自然な変化の方向を論じるための
基礎的な概念ですが、ある系に注目する時に
系と周囲の両方の変化を調べる必要があります

まず温度Tで周囲と熱平衡にある系を考えると
Clausiusの不等式より
dS-dq/T => 0 (=>は以上を意味します)が成り立ちます
この時に(1)定容、(2)定圧かでこの式を発展させればいい訳です

(1)定容における熱輸送
非膨張の仕事が無い限りdq = dUなので
dS-dU/T => 0
TdS => dU と書けます
ここでF = U - TSとすれば
定温下ではdF = dU - TdSとなります
つまり0 => dU - TdS (= dF)　Fが減少する方向に進みます

同様に(2)の定圧においてもdq = dHとすれば
ギブズ関数が導けるはずです
もっと詳しい話は御自分で調べるほうがよろしいかと

参考になれば幸いです

回答No.1

rei00

教科書にのっていると思いますが・・・。

　「物理」の教科書ではなく「物理化学」の教科書の方が易しく書かれているかもしれません。例えば次のものには出ています。

「物理化学 分子論的アプローチ　下」
　マッカーリ，サイモン∥〔著〕
　千原秀昭，江口太郎，齋藤一弥∥訳
　出版者：東京化学同人
　出版年月：２０００．２
　資料形態：ｐ６７０，２２ｃｍ，５６００円