等圧・等温・等温等圧系

🧠 定圧過程isobaric process 定圧過程（isobaric process）isobaric process（定圧過程） は$p$一定、定積過程isochoric process 定積過程（isochoric process）isochoric process（定積過程） は$V$一定、等温過程isothermal process 等温過程（isothermal process）isothermal process（等温過程） は$T$一定である。 断熱過程adiabatic process 断熱過程（adiabatic process）adiabatic process（断熱過程） は熱交換$Q=0$である。

定圧・定積・定温・断熱

定圧・定積・定温・断熱insulation 断熱（insulation）insulation（断熱） はそれぞれ拘束条件 constraint 拘束条件（constraint） constraint（拘束条件） であり、互いに同義ではない。二つを組み合わせた過程では、理想気体ideal gas 理想気体（ideal gas）ideal gas（理想気体） なら状態方程式 van der Waals equation 状態方程式（van der Waals equation） van der Waals equation（状態方程式） と第一法則 Fick's first law 第一法則（Fick's first law） Fick's first law（第一法則） からQ・W・ΔUを絞り込める。

拘束条件が熱と仕事を決める

細胞・人体内反 varus / inversion 内反（varus / inversion） varus / inversion（内反） 応は近似的に一定T・pで進む。

flowchart TD
  A["定圧・定積・定温・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='insulation'>断熱</span>"] --> B
  B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='constraint'>拘束条件</span>が熱と仕事を決める"] --> C
  C["細胞・人体<span class='jp-term jp-term-diagram' title='varus / inversion'>内反</span>応は近似的に一定T・pで進む"] --> D
  D["等温と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='insulation'>断熱</span>の混同を避ける"]

等温と断熱の混同を避ける

等温・等圧過程では外界が温度$T$と圧力$p$を一定に保つため、内部エネルギーinternal energy内部エネルギー（internal energy）internal energy（内部エネルギー）だけで自発方向を判定できない。定圧熱を扱うエンタルピーenthalpyエンタルピー（enthalpy）enthalpy（エンタルピー）とエントロピーを合わせたギブズ自由エネルギーGibbs free energyギブズ自由エネルギー（Gibbs free energy）Gibbs free energy（ギブズ自由エネルギー）が、細胞・人体内反 varus / inversion 内反（varus / inversion） varus / inversion（内反） 応のよい近似となる。

拘束条件constraint 拘束条件（constraint）constraint（拘束条件） によって自発性 spontaneous 自発性（spontaneous） spontaneous（自発性） を判定する適切な電位が変わる。「等温だから熱交換がない」は誤りである。等温変化では仕事を相殺 cancellation 相殺（cancellation） cancellation（相殺） する熱が出入りし得る一方、断熱insulation 断熱（insulation）insulation（断熱） 変化では温度が変わり得る。

まとめ

生物を含む系の熱力学では、保存則とエントロピー・自由エネルギーfree energy 自由エネルギー（free energy）free energy（自由エネルギー） の制約 Limitations 制約（Limitations） Limitations（制約） を同時に扱う。¹²

• 等圧はp一定、等温はT一定の拘束条件 constraint 拘束条件（constraint） constraint（拘束条件） を表す。等温–等圧条件ではTとpが一定である。
• 細胞・人体内反 varus / inversion 内反（varus / inversion） varus / inversion（内反） 応は近似的に一定T・pで進む。
• 拘束条件constraint 拘束条件（constraint）constraint（拘束条件） によって自発性 spontaneous 自発性（spontaneous） spontaneous（自発性） を判定する適切な電位が変わる。