Transcript 15日目
今後の予定 ※ 演習・小テスト等のプリントの余りあり，必要な人は取ること． （HPにも掲載してある） 15日目 1月20日 小テスト レポート返却 小テストの答あわせ 生命現象と熱力学 授業アンケート 16日目 1月27日 定期テスト ※ 大小関係の理由も書いてもらいます． 本日の課題 定期テスト準備 1 小テスト 答え合わせ 2 H E PV エンタルピー変化は吸熱量 H q ＜エンタルピー＞ エネルギー or エンタルピー 吸熱 系のエネルギー変化と吸熱 3 ＜エントロピー＞ S k ln W エントロピーは乱雑さの指標 分子レベルでどちらが乱雑か考えよ！ S H / T の場合のみ． G 0 G H TS が成り立つのは 4 ＜自由エネルギー＞ G H TS Gが負なら変化が自発的に進行 （Gが正なら逆変化が自発的に進行） G H TS 反応進行の要因 ・H が負（発熱する） ・S が正（乱雑になる） 5 過冷却液体の結晶化 G H TS G 過冷却液体 結晶 液体 融点 T 6 力学的周囲 Emech w 系 系 q E 熱的周囲 E P Eel w PV q H H E PV K, t rans 3 kBT 2 Euniv = 0 定圧過程では E E K Etherm 宇宙 T により 変化 （Tに比例） 分子集合 状態に より変化 化学反応 により 変化 7 重り ＝ 力学的周囲 宇宙 （熱力学的世界） ＝ 系 ＋熱的周囲 ＋力学的周囲 系 系＝現在注目している部分 恒温槽 ＝ 熱的周囲 P59 図４－３ 8 ポテンシャルエネルギーと力の関係 落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化 力に従って落下 → EP減少 力に逆らって上昇 → EP増加 重力 力が大きいほどEP の 増減は大きくなる． P32 図２－５ 9 生命現象の熱力学 10 スクロースの生合成はなぜ可能か？ グルコース(C6H12O6) ＋ フルクトース(C6H12O6) → スクロース(C12H22O11) ＋ H2O 上記反応の自由 エネルギー変化 は正であるが， 生体内で進行す るのはなぜか？ ※ デンプン等の生合成も事情は同じ． 11 スクロースの生合成はなぜ可能か？ グルコース ＋ フルクトース → スクロース＋ H2O G＝＋23 kJ mol-1 ATP ＋ H2O → ADP ＋ リン酸 G＝－29 kJ mol-1 ＜カップル反応＞ グルコース＋フルクトース＋ATP → スクロース＋ADP＋リン酸 G＝－6 kJ mol-1 変換効率＝（23／29）×100 ＝ 79 % 12 ATPのはたらき • 生合成の自由エネルギー源 （デンプン，脂質，タンパク質などの合成） • 筋肉の収縮の自由エネルギー源 • 生物発光の自由エネルギー源 • 能動輸送の自由エネルギー源 （イオンの能動輸送→発電 神経細胞の興奮にも欠かせない） etc. 13 ATPはどのようにして供給されるか？ ADP ＋ リン酸 → ATP ＋ H2O G＝＋29 kJ mol-1 グルコース ＋ 6O2 → 6CO2 ＋ 6H2O G＝－2870 kJ mol-1 グルコースはどのようにして供給されるのか？ 14 グルコースは どのようにして供給されるか？ 6CO2 ＋ 6H2O → グルコース ＋ 6O2 G＝＋2870 kJ mol-1 • 動物は植物より摂取 • 植物は光合成により自己調達 もとは全て太陽の光エネルギー！ 15 生体におけるエネルギーの流れ 太陽光 → ATP → グルコース等で保存 グルコース等 → ATP → 生合成 筋肉の収縮 能動輸送 etc. 最後は熱エネルギー 16 熱力学は全ての自然現象に貫徹！ 全ての変化の進むべき方向を教えてくれる． • 蒸発，凝固等の相変化 → 身近な現象 • 溶解，相分離 • 化学反応 → 無機・有機化学 • 化学平衡 → 分析化学 • 電池 • 気象 • エンジンの効率 → 工学 • 生命現象 etc. 17