こんにちは!今回は、「状態関数」と「経路関数」という熱力学の基本概念について、楽しく学んでいきましょう!
🔍 状態関数とは?
状態関数は、「始まり」と「終わり」の状態だけで決まる値です。
つまり、登山でいうと、登り始めの高さと頂上の高さの差が「状態関数」であり、どうやってそこにたどり着いたか(=経路)は関係ありません!
👉 この考え方を ヘスの法則 と呼びます。
たとえば…
状態関数(途中の経路に依らない) | 具体例 |
---|---|
示量性状態関数(加成性あり) | 体積、質量、内部エネルギー、 エンタルピー、ギブズエネルギーなど |
示強性状態関数(加成性なし) | 温度、圧力、濃度、モルエンタルピー、 モルギブズエネルギーなど |
🔍 経路関数とは?
一方、経路関数は「どういう道筋を通ってその状態にたどり着いたか」によって変わる量です。
具体例:仕事、熱
たとえば、「歩いて山を登った」のと「ヘリコプターで一気に上がった」のでは、かかる労力はまったく違いますよね?
この労力の違いが経路関数です。
🏔 山登りをイメージして考えよう!
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山のふもとをS(始状態)
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山の頂上をG(終状態)
-
山を登るには、いくつかのルートがあります:
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グネグネ歩いて登る登山ルート
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一気にヘリコプターで飛ぶルート
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どちらのルートでも、山のふもとSと山の頂上のGの差(高さ)は同じですが、その間にかかった労力は違いますよね。
これがまさに、
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高さ=状態関数
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労力=経路関数
というわけです!
✅ まとめ
項目 | 状態関数 | 経路関数 |
---|---|---|
依存するもの | 始状態と終状態のみ | 経路(途中の道筋) |
代表例 | エンタルピー、ギブズエネルギー、温度など | 仕事、熱 |
イメージ | 山の高さ(標高) | 登山ルートにかかる労力や燃料消費量 |
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