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熱力学の第二の法則は、結晶形成にどのように関連していますか?

孤立したシステムのエントロピー(障害)が常に時間とともに増加すると述べている熱力学の第2法則は、結晶の形成を考慮すると直感に反するように思えるかもしれません。結局のところ、結晶は高度に秩序化された構造です。 ただし、システム全体を考慮すると、明らかな矛盾が解決されます , not just the crystal itself.

第二法の適用方法は次のとおりです。

* 周囲のエントロピーの増加: 結晶が形成されますが、システムは周囲に熱を放出します。この熱により、周囲のエントロピーが増加し、結晶自体内のエントロピーの減少を上回ります。システム全体のエントロピーの正味の変化(Crystal + Ardaruns)は肯定的であり、第二法則を満たしています。

* 自発的な結晶化: 結晶形成のプロセスは、自由エネルギー状態が低くなるため、しばしば自発的です。 これは、システムのエンタルピー(内部エネルギー)を減少させる結晶化中の熱の放出のために発生します。周囲のエントロピーの増加と相まってエンタルピーの減少は、ギブス自由エネルギーの正味の減少をもたらし、結晶化が熱力学的に好ましいものになります。

* 結晶のサイズとエントロピー: 結晶形成に関連するエントロピーの変化は、結晶のサイズに依存します。小さな結晶は、表面積と体積比が高いため、障害に関連する表面エントロピーからの寄与が大きくなります。これが、より大きな結晶がより低い表面積と体積比を持っているため、より熱力学的に安定している理由です。

本質的に、結晶の形成は結晶自体内で秩序の増加をもたらしますが、周囲内の障害の増加も引き起こします。システム全体の全体的なエントロピーの変化は、熱力学の第2法則を順守している依然として肯定的なままです。

さらに、結晶の形成はしばしば自由エネルギーの減少によって駆動されます。これは、熱の放出と周囲のエントロピーの増加によるエンタルピーの減少の結果です。

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