ヘスの法則とは

/物理化学

ヘスの法則とは

ヘスの法則(総熱量保存の法則)とは、物質の最初の状態と最後の状態が決まっていれば、途中の反応経路に関わらず、出入りする熱量の総和は一定であることを示す法則です。ヘスの法則は、熱力学の第1法則に相当します。

ヘスの法則には、2通りの計算方法があります。

  • 反応熱 = 生成物の生成熱の和 - 反応物の生成熱の和
  • 反応熱 = 生成物の結合エネルギーの和 - 反応物の結合エネルギーの和

ヘスの法則の例

状態 $A$ から状態 $B$ への化学反応を考えます。$A$ と $B$ はそれぞれ状態 $O$ から生成されるとし、それらの化学反応での反応熱を $\Delta Q(\gt0)$ とすると、

$$A \to B + \Delta Q_{AB}$$$$O \to A + \Delta Q_{OA}$$$$O \to B + \Delta Q_{OB}$$

このとき、各反応熱の関係は以下で表されます。

$$\Delta Q_{AB}=\Delta Q_{OB}-\Delta Q_{OA}  -①$$

ここで、状態 $A$ を化学反応 $O\to B$ の中間状態と考えると、①は以下のように書くことができます。発熱反応の逆過程は吸熱反応($\Delta Q\lt0$)になりますが、これらの式は同様に成り立ちます。

$$\Delta Q_{OA}+\Delta Q_{AB}=\Delta Q_{OB}  -②$$

尚、発熱反応は物質内部のエンタルピー $H$ の減少を、吸熱反応はエンタルピーの増加を意味するため、

$$\Delta Q+\Delta H=0$$

②は以下のように書き換えることもできます。

$$\Delta H_{OA}+\Delta H_{AB}=\Delta H_{OB}  -③$$

 

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