ヨビノリの動画『【大学物理】熱力学入門③(エンタルピー)』を視聴しました．
今回は上の動画で学んだことをまとめます．エンタルピーは，エントロピーと語感が似ていることや単語を聞いてもその意味を類推できなことから苦手意識を感じてしまいがちの用語です．そのほんのりした苦手意識をヨビノリさんが動画で明快に解消してくださいました．
エンタルピーを登場させるモチベーションは，非状態量である熱を，ある特定の過程における状態量の変化で表したいということです．まず，熱はエネルギーの移動形態の一種であり，非状態量です．ここで，状態量と非状態量のそれぞれの意味を確認します．状態量は一つの状態を指定したときに一つに定まる値のことであり，たとえば温度や圧力が状態量です．2つの状態を指定したとき，それらの状態量の差は一定です．一方，2つの状態を指定したとき，そのときに出入りする熱の大きさは一定ではなく，状態間をどのように変化したかという経路に依存します．熱と仕事は非状態量です．
上で確認したように，状態Aから状態Bまで変化したときの熱と仕事はそれぞれ経路に依存します．しかし，熱と仕事の和は経路に依存せず，内部エネルギー変化に等しくなります．内部エネルギーは状態量であるので，，状態Aと状態Bの間の内部エネルギー変化は経路に依存しません．ここで登場した「熱と仕事の和は内部エネルギー変化に等しい」という法則は熱力学第一法則と呼ばれます．数式で書くと，⊿U=Q+Wとなります．
非状態量である熱を，ある特定の過程における状態量の変化で表すということの具体例として，まず熱が等積過程における内部エネルギー変化として表せることを確認します．等積過程において仕事は0ですので，熱力学第一法則から，熱は内部エネルギー変化に等しいことが言えます．よって等積過程において熱は内部エネルギー変化に相当します．
一方，等圧過程において熱はエンタルピー変化に等しくなります．よってエンタルピーと内部エネルギーは同じ立ち位置を占めていると言えます．エンタルピーHはH=U+PVと定義されます．一見不思議な定義ですが，このように定義することで等圧過程における熱がエンタルピー変化に等しくなります．そうなるようにエンタルピーを定義したということです．
要点をまとめますと次のようになります．
⊿U=Q（等積過程，V=一定）
等積過程において系に出入りする熱は内部エネルギーの変化に等しい．
⊿H=Q（等圧過程，P外=一定）
等圧過程において系に出入りする熱はエンタルピーの変化に等しい．
ここでH=U+PVである．
化学反応では外部圧力が大気圧で一定の場合を考えることが多く，そのような場面では状態量としてエンタルピーを考えると便利なようです．各状態のエンタルピーを考えれば，状態間を等圧過程で変化したときの熱はエンタルピーの差として考えることができます．
以上，エンタルピーが何者であるかを述べました．エンタルピーはそもそも名前の得体が知れません．エンタルピーを何かもっと上手く命名しておけば，理解しやすい概念になったのではないかなと思います．単純にH=U+PVと⊿H=Q（等圧過程）を頭に刻んでおきたいです．本日もお読みくださりありがとうございました．