エントロピーとエンタルピーは熱力学系の2つの重要な特性である。 この 2 つは互いに異なりますが、関連しています。 この記事では、この2つの比較を提供し、また、例の助けを借りて、それらの間の関係を教えてくれる。
Relationship between Enthalpy and Entropy of a Closed System
T. ∆ΔS＝ΔH
ここで、Tは絶対温度、ΔHはエンタルピーの変化量、ΔSはエントロピーの変化量である。 この式によると、系のエンタルピーが増加するとエントロピーが増加することになります。
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化学において熱力学とは、系の熱やエネルギーを扱う分野、系のエネルギー変化を研究する学問を指します。
Enthalpy Vs. Entropy
Enthalpy は記号 ‘H’ で示され、一定圧力下の熱力学系における総熱量の指標を指します。 エンタルピーは変化量で計算され、すなわち∆H = ∆E + P∆V (ここでEは内部エネルギー)となる。 エンタルピーのSI単位はジュール（J）である。
エントロピーは記号「S」で表され、熱力学系における無秩序度の指標である。 これは、ジュール/ケルビン（J/K）として測定される。 エントロピーの計算方法は、変化量、すなわち
この2つの熱力学的性質をより詳しく調べてみましょう。
エンタルピーとは
内部エネルギーを含む熱力学系の全エネルギーとして定義することができる。 さらに、均質な系では、系の内部エネルギーEと系の圧力（P）と体積（V）の積の和である。
H = E + PV、ここでPVは系に、または系によって行われる機械的仕事を指す。
エンタルピーは直接測定することができない。 そこで、測定可能なエンタルピーの変化を考える。 それは、
∆H = ∆E + P∆V
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したがって、エンタルピーの変化は、内部エネルギーの変化と行われた仕事の合計である。
エンタルピーは状態関数であり、初期状態と最終状態、すなわち化学反応の場合の反応物と生成物の間の変化に依存する。
化学反応には発熱反応と吸熱反応の2種類がある。
発熱反応とは、熱の放出がある反応である。 この場合、エネルギーは周囲に放出される。 反応が起こるのに必要なエネルギーは、放出されたエネルギーの総和よりも小さい。 さらに、生成物のエンタルピーは、反応物のエンタルピーよりも低くなります。 したがって、エンタルピー変化または△Hは負であるか、または負の値を持っています。
吸熱反応とは、熱の吸収がある反応です。 この場合、エネルギーは熱の形で周囲から吸収される。 ここで、生成物のエンタルピーは反応物のエンタルピーより高くなる。 したがって、エンタルピー変化または「△H」は正であるか、正の値を有する。
したがって、反応のエンタルピーは次のように計算できる：
△H = ∑ nHproducts -∑ mHreactants、ここでnとmは生成物と反応物の係数を表す。
すなわち、前述の式によれば、反応のエンタルピーは、反応物のエンタルピーの合計から生成物のエンタルピーの合計を差し引いたものです。
エントロピーとは
Rudolf Clausiusが考案した熱力学的性質で、熱力学システムが配置できる特定の方法の数の尺度として定義することができる。 閉じた系におけるカオスや無秩序の尺度とも言える。 熱力学の第二法則によれば、孤立した系のエントロピーは常に増加する。
‘ΔS’ またはエントロピーの変化は、もともと、
ΔS = ∫ dQrev/T, Tは絶対温度、dQは系への熱伝達で表されます。
この式は、熱力学的に可逆なプロセスに対するものです。 さらに、これはマクロ的なエントロピーの定義とも言える。
その後、ルードヴィヒ・ボルツマンによって、エントロピーは系の微視的構成要素の統計的挙動に基づいて記述されるようになった。 これによると、エントロピーとは、系のマクロな状態に応じて原子や分子が（個々に）とりうる微視的な構成の数を示す尺度である。
S = KB ln Wここで、
Sは理想気体のエントロピー、KBはボルツマン定数、Wは与えられたマクロ状態に対応するミクロ状態の数である。 液体は気体より規則正しいが固体より規則正しくないので、エントロピーは中程度である。 気体は最も無秩序であるため、エントロピーが最も大きいことが知られている。
例
エンタルピーもエントロピーも、氷が溶けるような例で説明することができる。 この相変化過程は次のように与えられる：
H2O(s) –> H2O(l)
この熱力学系では、熱が氷に吸収され、△Hが正になる。 ここで、固体が液体に変わるという相変化を伴うため、系の乱れが大きくなり、△Sが正になる。
前述の関係式をもう一度考えてみると、この二つの熱力学的性質が互いに正比例していることがよくわかる。 ただし、閉じた系のエントロピー変化が負になることはないことに注意しなければならない
。