可逆過程と不可逆過程の状態関数の変化量と仕事・熱 107回薬剤師国家試験問93の5
107回薬剤師国家試験 問93の5
状態関数に関する次の記述の正誤を判定してみよう。
5 状態関数の変化量は、可逆過程でも不可逆過程でも等しい。
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107回薬剤師国家試験 問93の5 解答解説
5 〇 状態関数の変化量は、可逆過程でも不可逆過程でも等しい。
状態関数の変化量は、
系の始状態と終状態だけで決まり、
系が変化する際の経路や過程に依存しない。
一方、経路関数である熱と仕事は、
系が変化する際の経路や過程によって値が異なる。
温度はT1で一定の下、
理想気体が状態Ａ(VA，pA)から
状態Ｂ(VB，pB)へ膨張したとする。
この状態変化を例に、状態関数と経路関数について、
可逆過程と不可逆過程で比較する。
理想気体の内部エネルギーは温度のみによって決まるので、
温度が同じなら内部エネルギーも同じである。
よって、下の図の等温曲線上のどの点でも、
温度はT1，内部エネルギーはU1で等しい。
状態Aから状態Bへの変化について、
可逆過程でも不可逆過程でも、
内部エネルギーの変化量（⊿U）は0で等しい。
内部エネルギーは状態関数であり、
その変化量（⊿U）は系の始状態と終状態だけで決まる。
このように、系の始状態と終状態が同じならば、
経路・過程によらず、状態関数の変化量は等しくなる。
一方、経路関数である仕事は、
状態Aから状態Bへの変化について、
可逆過程の方が不可逆過程よりも大きい。
このように、経路関数は、
状態変化する際の経路・過程によって値が異なる。
現実で起こる変化は全て不可逆過程であるが、
変化をゆっくりと長い時間かけて起こるようにすると、
可逆過程の様相に近づけることはできる。