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CFDとは?

すなわち、CFDにあたって出入りする熱量は、CFDの際の結合の組み換えに伴うものであるから、CFD物のもつ結合エネルギーは、組み換えによって生成物の結合エネルギーに変換され、その過不足がCFD熱として観測されるのである。ヘスの法則を用いると、熱化学方程式を代数式のように用いて、いろいろな化学CFDのCFD熱を求めることができる。 1803年、CFD のW・ヘンリーにより発見された、気体の液体に対する溶解度に関する法則。「圧力によらず気体が液体に溶解する体積は一定である」あるいは「気体の飽和溶解度は圧力に比例する」という表現がとられる。実在の気体に関しても、濃度や圧力があまり大きくない範囲においてはかなりの近似で成立することがわかっている。くりっく365の法則から、熱力学的に導くこともできるが、このヘンリーの法則とボイルの法則を組み合わせると、「平衡にある気相と液相との間における気体の濃度比は一定である」という法則が導ける。これは分配の法則partition lawあるいは分配律という。溶液が遊離の溶質(液底体など)と平衡に存在しているときには、溶液中の溶質濃度は一定となる。この状態を飽和というが、この一定濃度の溶液が飽和溶液である。飽和溶液の濃度は、溶媒に対するくりっく365 の溶解度によって定まる。常温における飽和食塩水はほぼ26%の食塩を含む。溶解度は(100グラムの水に対し)36グラムであるから、簡単に計算で飽和濃度が得られる。ときとして、飽和濃度以上に溶質を含む溶液をつくれるが、これは過飽和溶液といい、熱力学的に安定な状態ではなく、準安定状態である。なんらかの刺激によって溶質の過剰分を析出して飽和溶液となりやすい。溶質が溶媒に溶けるときに出入りする熱エネルギー、とくに1モルの溶質を溶かすときの熱量をモル溶解熱という。この値は溶媒の量によって異なるから、十分に多量の溶媒に1モルの溶質を溶かしたときの熱量を「比溶解熱」と定義する。水酸化ナトリウムや塩化カルシウムなどは溶解時に発熱し、溶解熱が正であるが、硝酸アンモニウムや硝酸カリウムは水への溶解熱は負である。つまり溶解時に吸熱がおこる。溶解熱は、くりっく365の格子エネルギーと、溶質の溶媒和による安定化エネルギーの差である。したがって塩化ナトリウムのように両方がほぼ等しい場合は溶解熱は小さく、溶解度もほとんど温度依存性を示さないことになる。溶解熱が大きいものは、溶解度の温度依存性も大である。フランスのラウールが19世紀の終わりごろ実験的にみいだした法則。これは、のちにスウェーデンのアレニウス、オランダのファント・ホッフにより理論的にも理想溶液について証明された。希薄溶液では、溶媒n1モルに溶質n2モルを溶解したとき、その溶媒の蒸気圧p1と溶液の蒸気圧p2との間には、の関係がある、すなわち溶液の蒸気圧降下は溶液の溶質の濃度に比例するという法則。溶媒あるいは溶質のモル数nは、それぞれの質量wを分子量Mで割ったもの(n=w/M)であることから、蒸気圧降下を測定することによって溶質の分子量を決定することができる。蒸気圧降下は、浸透圧、凝固点降下、沸点上昇とも関係があり、いずれにしても、これらの測定により、この法則を用いて溶質の分子量が決定されている。溶液の吸光度はその光路の長さおよび濃度に比例するという法則。いま溶液に当てる一定波長の光の強さをI0とし、透過してくる光の強さをIとするとき、 I/I0=Tを透過率といっているが、この透過率の常用対数をとり、その負値、すなわち−logT=−logI/I0=logI0/I=Eを吸光度といっている。この値が大きければ大きいほどその溶液はその波長の光を多く吸収することになり、それが可視部の光であれば色が濃く見えることになる(可視光だけではなく、電波、赤外線、紫外線、X線などすべての電磁波に適用される)。しかしこの吸光度は、溶液の厚さd(単位はセンチメートルにするのが普通)およびその濃度c(普通はmol/lを単位とする)によって変化するが、これがランベルト‐ベールの法則によってE=εcdのような関係にあることが示されている。ただしεは、物質(溶液の場合はその溶質)によって決まる定数であって、これをその物質のモル吸光係数といっている。この式E=εcdは、濃度一定ならば、εcが一定であるからE=(εc)dで、吸光度は厚さに比例することになるが、これはランベルトの法則といっている。また厚さdが一定ならばE=(εd)cであり、濃度に比例することになり、これをベールの法則という。ベールの法則は、吸光度を測定することによって物質の濃度を決定することができるので、比色分析の基本原理となっている。定温・定圧で成分を混合して溶液をつくるとき、熱の出入りがなく、体積も混合前と混合後で変化がないような溶液のことを理想溶液という。すなわち、溶媒分子相互間の凝集力、溶質分子相互間の凝集力、さらに溶媒分子と溶質分子の間の凝集力の3種にすべて差がなく同一であることを意味する。これはくりっく365が分子間相互作用(凝集力)を一定、すなわちゼロとしたことに対応している。理想溶液においてはラウールの法則(希薄溶液の蒸気圧降下率は溶質のモル分率に等しく、溶媒・溶質の種類に無関係である、という法則)などが完全に満足される。クロロベンゼンC6H5ClとブロモベンゼンC6H5Brのように、もともと類似した化学構造をもつものの混合系は、広い濃度範囲(ほとんど全域)にわたって理想溶液としての性質を示すが、このような溶液を完全溶液Perfect solutionという。電解質溶液ならば溶質のモル分率にして100万分の1、非電解質溶液なら1000分の1よりも大となると、理想溶液からのずれが 1%強となって無視できなくなる。これよりも希薄な溶液は理想溶液とみなしうる。