熱力学の基礎III―エネルギーの種類とエンタルピー

🧠 $U$は分子運動・相互作用・化学エネルギーchemical energy化学エネルギー（chemical energy）chemical energy（化学エネルギー）など微視的エネルギーの総和field potential総和（field potential）field potential（総和）である。 エンタルピーenthalpyエンタルピー（enthalpy）enthalpy（エンタルピー）$H=U+pV$は定圧過程isobaric process定圧過程（isobaric process）isobaric process（定圧過程）に便利である。

内部エネルギーからエンタルピーへ

エンタルピーenthalpyエンタルピー（enthalpy）enthalpy（エンタルピー）Hは一定圧力下で体積仕事を含めてエネルギー収支energy balanceエネルギー収支（energy balance）energy balance（エネルギー収支）を扱いやすくする状態関数state function状態関数（state function）state function（状態関数）である。体積仕事以外がなければ、定圧過程isobaric process定圧過程（isobaric process）isobaric process（定圧過程）の熱はΔHに等しい。

熱力学の基礎III―エネルギーの種類とエンタルピーを表す式

$H$、$U$の単位はJ、$pV$もPa·m³=Jである。

定圧過程のエネルギー収支

pV項は環境を押しのけるためのエネルギーを含める。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='internal energy'>内部エネルギー</span>から<span class='jp-term jp-term-diagram' title='enthalpy'>エンタルピー</span>へ"] --> B
  B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='isobaric process'>定圧過程</span>の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='energy balance'>エネルギー収支</span>"] --> C
  C["pV項は環境を押しのけるためのエネルギーを含める"] --> D
  D["反応熱を状態差として読む"]

反応熱を状態差として読む

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）に、環境を押しのけるための$pV$項を加えた状態関数state function状態関数（state function）state function（状態関数）がエンタルピーenthalpyエンタルピー（enthalpy）enthalpy（エンタルピー）$H=U+pV$である。定圧で$pV$仕事だけを行う過程では$\Delta H$が系へ入る熱に対応するため、生体のエネルギー収支energy balanceエネルギー収支（energy balance）energy balance（エネルギー収支）や反応熱を整理しやすい。

生体反応や熱量測定はほぼ定圧で扱う。Hを「系が含む熱」と解釈してはいけない。相転移や反応のΔHは過程前後の状態差である。

まとめ

• $U$は分子運動・相互作用・化学エネルギーchemical energy化学エネルギー（chemical energy）chemical energy（化学エネルギー）など微視的エネルギーの総和field potential総和（field potential）field potential（総和）である。エンタルピーenthalpyエンタルピー（enthalpy）enthalpy（エンタルピー）$H=U+pV$は定圧過程isobaric process定圧過程（isobaric process）isobaric process（定圧過程）に便利である。
• pV項は環境を押しのけるためのエネルギーを含める。
• 生体反応や熱量測定はほぼ定圧で扱う。