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熱力学関数の覚え方

内部エネルギー$${U}$$、エンタルピー$${H}$$、ヘルムホルツの自由エネルギー$${F}$$、ギブスの自由エネルギー$${G}$$といった熱力学関数や、圧力$${p}$$、体積$${V}$$、温度$${T}$$に加え、エントロピー$${S}$$という状態量(変数)が登場します。

熱力学関数と熱力学変数の間には、以下のような関係式があります。

$${dG = Vdp-SdT}$$
$${dH = Vdp+TdS}$$
$${dU = -pdV+TdS}$$
$${dF = -pdV-SdT}$$

なかなか複雑ですが、以下の図を作れれば簡単に覚えることができます。

ここで、次の約束を入れます。

  • 向かい合う熱力学変数どうしは互いに対

  • 熱力学関数$${U}$$、$${H}$$、$${F}$$、$${G}$$の両脇が熱力学変数

  • $${S}$$と$${V}$$にはマイナスがつく

こうすることで、上の関係式がすぐ出てきます。
では、上図の配置はどうやって覚えればよいでしょうか?

$${G\rightarrow p \rightarrow H\rightarrow S\rightarrow U\rightarrow V \rightarrow F\rightarrow T}$$の順番は、

Good physicist Has Studied Under Very Good Teacher

で覚えましょう!


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