問92 状態関数に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。
1 状態関数の変化量は系の変化の経路に依存する。
2 示量性状態関数においては加成性が成立する。
3 示強性状態関数は物質量に依存する。
4 体積は示量性状態関数である。
5 エントロピーは示強性状態関数である。
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■ 正解
2、4
■ 問題の本質(状態関数 × 示量性 × 示強性)
キーワードは次の3つ:
- 状態関数:経路によらず「初期状態と最終状態」で決まる量
- 示量性状態関数:物質量に比例し、加成性が成り立つ量
- 示強性状態関数:物質量に依存せず、比で表される量
■ 各選択肢の正誤
● 1 状態関数の変化量は系の変化の経路に依存する(誤)
状態関数(内部エネルギー、エンタルピー、エントロピーなど)は、
- 変化量が経路によらず
- 初期状態と最終状態のみで決まる
→ 「経路に依存する」は仕事・熱の特徴。 → 記述は逆であり誤。
● 2 示量性状態関数においては加成性が成立する(正)
示量性状態関数(体積、物質量、内部エネルギーなど)は、
- 系を2つに分けると「和」が全体になる(加成性)
- 物質量に比例する
→ 記述どおりで正しい。
● 3 示強性状態関数は物質量に依存する(誤)
示強性状態関数(温度、圧力、濃度など)は、
- 物質量に依存しない
- 系を2倍にしても値は変わらない
→ 「依存する」は誤。
● 4 体積は示量性状態関数である(正)
体積は:
- 物質量に比例する(2倍にすると体積も2倍)
- 部分系の体積の和が全体の体積になる(加成性)
→ 示量性状態関数に該当。 → 記述は正しい。
● 5 エントロピーは示強性状態関数である(誤)
エントロピーは状態関数だが、
- 物質量に比例する
- 部分系のエントロピーの和が全体になる
→ 示量性状態関数であり、示強性ではない。 → 記述は誤。
■ まとめ
- 状態関数:経路に依存しない(1:誤)
- 示量性:加成性あり(2:正)、体積・エントロピーなど
- 示強性:物質量に依存しない(3:誤)、温度・圧力など
- 体積は示量性状態関数(4:正)
- エントロピーは示量性であって示強性ではない(5:誤)
→ 正解は 2 と 4
