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物理の熱力学についての質問です
固体の相転移を考えるとき、自由エネルギーはヘルムホルツの自由エネルギーを使うのですか、それともギブスの自由エネルギーを使うのですか。その理由を教えてください。よろしくお願いいたします。
- potatotree677
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- hydrophobic
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(1)ギブズエネルギー、G=H-TS 定温定圧下での系のギブズエネルギー変化はΔG=ΔH-TΔS ΔG=0は系が平衡にあるとき成立し、自発的に進行する過程ではΔG<0となる (2)ヘルムホルツエネルギー、A=U-TS 定温定積下での系のヘルムホルツエネルギーの変化はΔA=ΔU-TΔS ΔA=0は系が平衡にあるとき成立し、自発的進行する過程ではΔA<0
- stdyphy
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何かかみ合っていない気がします。 「圧力の変化」ではなく「圧力」ではないですか?Δpではなくp それから「特殊な条件ののときだけギブスエネルギーを考えなければいけない」ではありません。 普通はギブスエネルギーで考えて「特殊な条件のときだけヘルムホルツエネルギーが十分良い近似になる」です。
- stdyphy
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ギブスエネルギーですね。 理由って、何が疑問なのか分からないので答えにくいですけど、わざわざ固体の相転移と書いているからには、例えば気体⇔液体の相転移の場合はギブスエネルギーを使うことは理解できているのでしょうか? ギブスエネルギーとヘルムホルツエネルギーの間の関係は以下の通りなので、固体⇔固体相転移のときの体積変化が気体⇔液体のときと比べて小さいとか、大気圧下しか考えないから p ≒ 0と近似しても問題ないとかだと、見かけ上、ヘルムホルツエネルギーを使っても、結果は大差ないということになるかもしれませんね。 G = F + pV (G: ギブスエネルギー, F: ヘルムホルツエネルギー, p: 圧力, V:体積)
お礼
有難うございました。圧力の変化まで考えるときはギブスの自由エネルギーを使わないといけない、ということでしょうか。
補足
ΔG=ΔF+Δp・V+ΔV・pと考えて、固体の場合、ΔVは小さく、大気下で考えればΔp=0なので、ΔG=ΔFとなって、ギブスのエネルギーで考えても、ヘルムホルツのエネルギーで考えても大差ないということでしょうか。
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お礼
"普通はギブスエネルギーで考えて「特殊な条件のときだけヘルムホルツエネルギーが十分良い近似になる」です。" 以上の記述、納得いたしました。有難うございました。