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H2O液体のガスへの変換にはエネルギーが必要ですが、なぜ蒸発が自発的な反応であるのですか?

あなたは混乱するのが正しいです!水分子間の結合を破壊するためにエネルギーを必要とする蒸発が自発的なプロセスになる可能性があることは直感に反するようです。これが故障です:

1。自発反応とエントロピー

* 自発反応: これらの反応は、エネルギーの外部入力なしに自然に発生します。

* エントロピー: システムの障害またはランダム性の尺度。

これを理解するための鍵は、エントロピーです 。熱力学の第2の法則は、孤立したシステムの総エントロピーは常に時間とともに増加すると述べています。

2。蒸発とエントロピーの増加

* 液体水: 水分子はしっかりと詰め込まれており、比較的秩序化されています。

* 水蒸気: 水分子は広く間隔があり、より乱れています。

水が蒸発すると、水分子は、より秩序化された液体状態からあまり秩序化されていない気体状態に移行します。この障害の増加は、エントロピーの増加につながります。

3。エネルギーの役割

* エネルギー入力: 蒸発は水分子間の結合を破るためにエネルギーを必要としますが、このエネルギーは通常、周囲の環境(たとえば、太陽からの熱、空気からの熱)によって供給されます。

* エネルギーは唯一の要因ではありません: 反応の全体的な自発性は、エンタルピー(熱変化)とエントロピーの両方によって決定されます。 エントロピーの増加は結合を破るのに必要なエネルギーを上回るため、蒸発は自発的です。

4。平衡

* 蒸発速度対凝縮率: 任意の温度で、水分子は液体状態と蒸気状態の間を常に移動しています。 蒸発と凝縮は同時に発生します。

* 平衡: 蒸発速度が凝縮速度に等しい場合、平衡状態に達します。この平衡は、蒸発が止まることを意味するのではなく、2つのプロセスの間にバランスがあることを意味します。

要約

蒸発は自発的な反応です。なぜなら、あまり秩序だった状態への移行によるエントロピーの増加は、水分子間の結合を破るために必要なエネルギーを上回るためです。蒸発に必要なエネルギーは通常、周囲によって供給され、プロセスを可能にします。

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