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状態関数と経路関数

こんにちは!今回は、「状態関数」「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!

  •  山のふもとをS(始状態)

  • 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:

    • グネグネ歩いて登る登山ルート

    • 一気にヘリコプターで飛ぶルート

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、

  • 高さ=状態関数

  • 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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