化学ポテンシャルと温度の関係 102回薬剤師国家試験問93
102回薬剤師国家試験 問93
下図の実線はある純物質の化学ポテンシャルと温度の関係を示したグラフである。次の記述のうち、正しいのはどれか。2つ選びなさい。
1 このグラフの傾きはモルあたりのエントロピーを表す。
2 温度がT2のとき、二相が共存しており、自由度は２である。
3 温度がT3のとき、液相よりも気相の化学ポテンシャルが高いため、この純物質は自発的に気相に変化する。
4 この純物質に不揮発性溶質を溶かしたとき、液相の化学ポテンシャルのグラフは図中のbの方向に移動する。
102回薬剤師国家試験 問93 解答解説
◆ 1，3について
1 〇 このグラフの傾きはモルあたりのエントロピーを表す。
3 × 温度がT3のとき、液相よりも気相の化学ポテンシャルが高いため、この純物質は自発的に気相に変化する。
→ 〇 温度がT3のとき、液相よりも気相の化学ポテンシャルが低いため、この純物質は自発的に気相に変化する。
設問の図は、純物質（一成分系）の相変化における、
温度と化学ポテンシャル（純物質ならモルギブズエネルギー）の関係を示す。
系は化学ポテンシャルの小さい状態になろうとするので、
温度変化に伴い、グラフの実線に沿って物理的状態が変化する。
詳細は下記のリンク先を参照
相平衡・相の安定性と化学ポテンシャル 102回問93の1，3
◆ 2について
2 × 温度がT2のとき、二相が共存しており、自由度は２である。
→ 〇 温度がT2のとき、二相が共存しており、自由度は１である。
温度Ｔ2の自由度は、
Ｆ ＝ Ｃ−Ｐ＋２ より、
Ｆ ＝ １−２＋２ ＝ 1
と計算される。
◆ 4について
4 〇 この純物質に不揮発性溶質を溶かしたとき、液相の化学ポテンシャルのグラフは図中のbの方向に移動する。
純溶媒に不揮発性の溶質を溶かすと、
溶媒の化学ポテンシャルは低下するので、
液相の化学ポテンシャルはbの方向に下方シフトすることになる。
これにより、沸点上昇、凝固点降下が起こる。
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