エンタルピー

テンプレート:Pathnav テンプレート:Distinguish {{#invoke:Sidebar |collapsible | bodyclass = plainlist skin-invert-image | titlestyle = padding-bottom:0.3em;border-bottom:1px solid #aaa; | title = 熱力学 | imagestyle = display:block;margin:0.3em 0 0.4em; | image = | caption = 古典的テンプレート:仮リンク | listtitlestyle = background:#ddf,;text-align:center;color: light-dark(black,white); | width = 256px | expanded = potentials

| list1name =branches | list1title = 分野 | list1 = テンプレート:Startflatlist

• 熱力学
• 統計力学
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• 平衡熱力学テンプレート:\非平衡熱力学

| list2name = laws | list2title = 熱力学の法則 | list2 = テンプレート:Startflatlist

• 第零法則
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• 第二法則
• 第三法則

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テンプレート:Sidebar

| list4name = sysprop | list4title =系の特性

| list4 =

注: 斜体はテンプレート:仮リンクを示す。

テンプレート:Sidebar

| list5name = material | list5title = テンプレート:仮リンク | list5 =

比熱容量	$c=$	$T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$
圧縮率	$\beta =-$	$1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$
熱膨張	$\alpha =$	$1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$

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• カルノーの定理
• クラウジウスの定理
• テンプレート:仮リンク
• 理想気体の状態方程式
• マクスウェルの関係式
• オンサーガーの相反定理
• テンプレート:仮リンクテンプレート:Endflatlist

| list7name = potentials | list7title = 熱力学ポテンシャル | list7 = テンプレート:Startflatlist

• 自由エネルギー
• テンプレート:仮リンク

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| list9name = scientists | list9title = 科学者 | list9 = テンプレート:Startflatlist

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• トンプソン
• トムソン
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| below =

}} エンタルピー（テンプレート:Lang-en-short）あるいは熱含量（ねつがんりょう、テンプレート:Lang-en-short）とは、熱力学における示量性状態量のひとつであり、

で定義される物理量 $H$ のことである。ただし、 $U$ は内部エネルギー、 $p$ は圧力、 $V$ は体積である。 エンタルピーはエネルギーの次元をもち、物質の発熱・吸熱挙動にかかわる状態量である。等圧条件下にある系が発熱して外部に熱を出すとエンタルピーが下がり、吸熱して外部より熱を受け取るとエンタルピーが上がる。

「エンタルピー」という名称は、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オネス（テンプレート:Lang-nl-short）が作ったとされており、エンタルピーの量記号 テンプレート:Mvar は、彼の名前の頭文字に由来する。

完全な熱力学関数

テンプレート:See also エンタルピーはエントロピー テンプレート:Mvar、圧力 テンプレート:Mvar、物質量 テンプレート:Mvar を変数とする関数 テンプレート:Math と見たときに完全な熱力学関数となる。このとき、定義式は内部エネルギー テンプレート:Math の テンプレート:Mvar に関するルジャンドル変換 テンプレート:Indent と見ることが出来る。

エンタルピー テンプレート:Math の各変数による偏微分は

$\begin{array}{cc}{\left(\frac{\partial H}{\partial S}\right)}_{p,N}& =T(S,p,N)\\ {\left(\frac{\partial H}{\partial p}\right)}_{S,N}& =V(S,p,N)\\ {\left(\frac{\partial H}{\partial N_i}\right)}_{S,p,N_j}& ={\mu }_i(S,p,N)\end{array}$

で与えられる。ここで テンプレート:Mvar は熱力学温度、テンプレート:Mvar は成分 テンプレート:Mvar の化学ポテンシャルである。従って、エンタルピー テンプレート:Math の全微分は

$dH=T(S,p,N)dS+V(S,p,N)dp+\sum _i{\mu }_i(S,p,N)d{N}_i$

となる。

等圧過程

テンプレート:See also 外圧 テンプレート:Math の環境にある系が、ある平衡状態から別の平衡状態へ変化する過程を考える。系の体積変化に伴う仕事以外の仕事がないとき、すなわち非膨張仕事がないときには、系が外部に為す仕事は テンプレート:Indent であり、系が外部から受け取る熱 テンプレート:Math はエネルギー保存則から テンプレート:Indent となる。 等圧条件下では変化の前後で テンプレート:Mathなので、エンタルピーの定義から テンプレート:Indent となる。従って テンプレート:Indent が成り立つ。つまり、非膨張仕事がない等圧過程においては、系に与えた熱 テンプレート:Math が系のエンタルピーの変化と等しくなっている。

温度 テンプレート:Math の環境にある系内での化学反応において、系から外部に放出された熱は反応熱 テンプレート:Math に等しい。系から外部に放出された熱は、系が外部から吸収する熱と符号が逆になるから テンプレート:Indent が成り立つ。つまり、熱浴の温度と外圧が一定の化学反応においては、非膨張仕事がなければエンタルピー変化と反応熱は符号が逆で大きさが等しい。

温度による表示

完全な熱力学関数としてのエンタルピーの変数はエントロピー テンプレート:Mvar、圧力 テンプレート:Mvar、物質量 テンプレート:Mvar であるが、実用上はエントロピー テンプレート:Mvar に変えて熱力学温度 テンプレート:Mvar を変数として表されることが多い。閉鎖系で物質量の変化を考えない場合には、エンタルピー テンプレート:Math の温度による偏微分は テンプレート:Indent として等圧熱容量で与えられる。一方、エンタルピー テンプレート:Math の圧力による偏微分は テンプレート:Indent として、体積を温度と圧力で表した状態方程式によって表される。この関係式は熱力学的状態方程式と呼ばれる。 熱膨張係数 テンプレート:Mvar で表せば テンプレート:Indent となる。

気体のエンタルピー

低圧領域において実在気体の状態方程式をビリアル展開 テンプレート:Indent の形で書くと、エンタルピーの圧力による偏微分は テンプレート:Indent となる。従って、低圧領域においてエンタルピーは テンプレート:Indent で表される。ここで テンプレート:Indent である。

参考文献

• テンプレート:Cite book
• テンプレート:Cite book

関連項目

• 格子エンタルピー
• 熱力学ポテンシャル
  • 内部エネルギー
  • エントロピー
  • 自由エネルギー
• 示差走査熱量測定
• ジュール＝トムソン効果

外部リンク

• テンプレート:Kotobank