物理化学

ゴムの試料の中では、個々の網目鎖が自由度を持ち、エネルギーも等分配されます。また、ゴムは伸長により体積がほとんど変化しないという性質を持っているため、三次元的に考えると、単純に張力が変位に比例するというわけではありません。この記事では、ゴムの張力を分子論的、また現象論的に扱う方法について考えていきます。

ゴムは、化学結合により架橋された三次元的な高分子網目構造を有しています。熱力学基本式に伸長によって与えられた仕事の項を付け加えることで、熱力学的にゴム弾性を扱うことができます。この記事では、ゴム弾性と熱力学量の基本的な関係と分子論的起源について、わかりやすく解説しました。

統計力学で扱う分配関数は、熱力学的にも重要な意味をもちます。単に存在確率の分母となるだけでなく、エネルギーやエントロピーを引き出すための情報を含んでいます。この記事では、いかにして分配関数から熱力学量を求めるのかをわかりやすく解説しています。

可逆変化ではギブズエネルギーは変化せず、不可逆変化でギブズエネルギーは減少するというのが、自発的な変化の方向です。これは、あらゆる化学的、物理的変化にもいうことができます。例えば、氷のギブズエネルギーが水の値より大きくなったときに融解が起こるといった感じです。この記事では、そんなギブズエネルギー変化について、基本的なことをわかりやすくまとめてみました！

均一な組成をもつ閉鎖系、すなわち外界と物質のやり取りをしない系において、内部エネルギーの微小変化は、エントロピーと体積を変数とした関数の全微分として与えられます。また、そこからエンタルピーや自由エネルギーの基本式や各状態量の関係を表すマクスウェルの関係式を導くことができます。

ヘルムホルツエネルギーとギブズエネルギーは、変化の自発性を状態量だけで議論するために、便宜上定義された状態量です。また、系になされた仕事の最大値を示す量でもあります。この記事では、これら2つの自由エネルギーの意味について、わかりやすく解説しています！

レナード-ジョーンズポテンシャルは、斥力相互作用ポテンシャルが距離の-12乗、引力相互作用のポテンシャルが距離の-6乗に比例するとしたモデルで、分子動力学(MD)シミュレーションでよく見かけられます。この記事では、なぜその距離依存性になるのか、どんなことが無視されているのかというのを、丁寧に解説しています。ぜひ見てください！

熱力学第三法則は、絶対零度におけるエントロピーの値に関する法則です。本来、変化の自発性に関係するのは、あくまでエントロピーの変化量だけですが、この法則によりエントロピーの絶対値を決めることができます。

散逸の度合いを表す状態量であるエントロピーの変化量は、どのようにして求められるのでしょうか？この記事では、理想気体の等温変化、定圧変化、定積変化について、エントロピーの変化量の求め方を解説しています。また、熱の出入りがなくとも、混合によりエントロピーの増大が起こることも説明します。

変化の自発性を議論するために用いられるのは、あくまでエントロピーの変化です。しかし、統計による考察からエントロピーの絶対値を考えることができます。この記事では、エントロピーの統計的な定義となるボルツマンの式を導出します！

自然に起こる現象には方向性があり、無秩序、均一になるように変化していきます。これが熱力学第二法則です。この記事では、熱力学第二法則の具体例や表現方法、そしてエントロピーという新しい状態量の法則について、まとめました！

等エンタルピー変化により温度が変化する現象をジュール-トムソン効果と言います。エンタルピー一定条件の変化とはどういうもので、どのような温度の変化をするのか、わかりやすく解説しています。

ある分子がもっている対称要素の集合を考えると、化合物を分類することができ、永久双極子の存在やキラリティの判別も可能になります。この記事では、そのやり方を実際の化合物の例とともに見ていきます！

理想気体の場合は、モルあたりの内部エネルギーが温度によって決まります。しかし、一般的には、温度のほかにもう1つ変数が必要になります。ここでは、内部エネルギーが温度と体積の二変数関数であるとした場合に、考えられる3つのパラメータと、それらが熱容量とどのような関係になっているのかについて、解説しています。

高校でも習うヘスの法則ですが、そのときにエンタルピーという言葉は使われなかった人も多いと思います。この記事で、改めてヘスの法則を考えていきましょう。また、標準温度ではない場合に、反応エンタルピーはどのように温度依存性をもつのかについても、まとめています。