ギブズエネルギー

質問

ギブズエネルギーがマイナスだと反応が自発的に進行するのはなぜですか？

回答No.1

jamf0421 · ベストアンサー

まず、Gibbs Energyがマイナスだとという表現は曖昧です。「Gibbs Energyが現象する方向に反応（変化）が進行するのはなぜか、」が質問者さんの主旨です。次にポテンシャルという意味ですとGibbs Energyばかりではありません。Gibbs Energyについて言えば、温度Tと圧力Pが一定であれば、不可逆変化はGibbs Energyが減少する方向へ進む、です。温度Tと体積Vが一定であれば、変化はHelmholts Energyが減少する方向へ、Entropy Sと体積Vが一定であれば内部エネルギーの減少する方向へ、Entropy Sと圧力が一定であればEnthalpyの減少する方向へ不可逆変化は進行します。
これはEntropy増大の法則によります。ますGibbs Energyの例でなく内部エネルギーの例で説明します。これをGibbs Energyへ拡大するのは容易です。可逆過程であれば
dS=dQ/T...(1)
ですが、不可逆過程ならば
dS>dQ/T...(2)
です。TdSとdQの差としてdQ'（非補正熱）を導入すれば
dS-dQ/T=dQ'/T>0...(3)
ですが、このdQ'/T>0がEntropy増大の法則です。
dU=dQ-pdV(dQは受け取った熱）...(4)
ですが、これにTdS=dQ+dQ'を用いれば
dU=TdS-dQ'-pdV...(5)
となりますが、これは
-dU+TdS-pdV=dQ'>0...(6)
になります。すなわち、SとVが一定（dS=0, dV=0)ならば-dU=dQ'>0となります。かならずUの変化がマイナスになります。
G=U-TS+pV
を知って計算すれば
-dG-SdT+Vdp=dQ'>0
を得ますのでT、pが一定なら必ずGの変化がマイナスになります。以上の議論からわかるように繰り返しになりますが、ΔG<0はEntropy変化の方向と結びついています。

回答No.2

jamf0421

No.1です。すみません。単語の変換間違いがありました。
「Gibbs Energyが現象する方向に反応（変化）が進行する」ではなく、「Gibbs Energyが減少する方向に反応（変化）が進行する」でした。