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(118) 熱力学の問題で質問です

2006年11月14日(火) 18時38分

初めまして。拓といいます。

大学で以下の問題が出され、その解答が納得できません。教官とも話したのですがどうもごまかされている気がします。結局自分で[系の概念]についてよく勉強しなおせと言われてしまいました。が、よく分からないので質問させていただきます。

自分の考え方がどう間違っているのか、お分かりになる方、よろしくお教えください。

グルコース0.2 molが25℃、外圧1.0barで完全燃焼したときの膨張による仕事の最大値を求めよ。また、この反応で系から熱が奪われない場合の内部エネルギー変化を求めよ。なお、グルコースの標準燃焼エンタルピーはdH=-2810 kJmol-1とする。
C6H12O6(s) + 6 O2(g) →6CO2(g) + 6H2O(l) 


自分は、仕事の最大値:Wmax=0.2*2810 =5.6kJ
系から熱が奪われない=断熱= dH=0J
よってdU=w+dH=-0.2*2810+0= -5.6kJ

と回答したのですが、模範解答では、

反応前後で気体のモル数が変化しないため、Wmax=0J
定圧よりdU=w+dH=0-0.2*2810= -5.6kJ

とあります。これはこれで論理的に見えますが。。。
自分の回答が間違っているとも思えません。
特に2問目の解き方の違いが謎です。

どうかよろしくお願いします。



(125)  (Re:118)
Re:熱力学の問題で質問です
甘泉法師
2006年11月20日(月) 21時04分

こんばんは、拓さん。化学には暗いのですが...

問1 グルコース0.2 molが25℃、外圧1.0barで完全燃焼したときの膨張による仕事の最大値を求めよ。

反応前後の気体のモル数が同じ。燃焼ガスは高温のため体積が増える(1)が、熱が外の系に伝わり平衡になった後は、元の体積(2)に戻る。

設問 「膨張による仕事の最大値」が 
 始状態  →  (1) について考えるなら値はプラスになる。
     断熱
 始状態  →  (1)  →  (2)について考えるなら値は0になる。
    断熱・仕事する - 冷やされる・仕事される

この設問の意味を上記のどちらにとるかということでしょうか。
化学の世界では解釈のきまりごとがあるのかもしれません。niftyの化学の部屋にきかれると詳しく教えてもらえるかもしれません。

問2 この反応で系から熱が奪われない場合の内部エネルギー変化を求めよ。

定圧での熱力学的内部エネルギー変化

=(1)の熱力学的内部エネルギー - 始状態の熱力学的内部エネルギー

     始状態と(2)の熱力学的内部エネルギーは同じですから

=(1)の熱力学的内部エネルギー - (2)の熱力学的内部エネルギー

     すなわち定圧変化で外に伝わる熱量なので

=エンタルピー=5.6kJ

符号が違うのは、化学での「内部エネルギー」というのが
 熱力学的内部エネルギーだけか
 物質の化学結合エネルギーも含むのか
によるのでしょうか。そこらの土地勘も化学の部屋だと通じるかしれません。



(126)  (Re:125)
Re:熱力学の問題で質問です

2006年11月22日(水) 19時27分

>甘泉法師 様 コメントありがとうございます。
この掲示板にはGoogleから直接飛んできたので、化学板なるものの存在を知りませんでした。そちらのほうで再度質問してみます。





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