熱力学と触媒のジャーナル
オープンアクセス

概要

単純な機械重力システムにおけるエピカタリシス：第二法則のパラドックス？

ジャック・デヌール

触媒作用は、通常、平衡がより容易かつ迅速に達成されるのを促進する、または時折それほど容易かつ迅速に達成されない (反触媒作用) と解釈されるが、平衡の位置を変更する、すなわち平衡定数 K eq を変更するものではない_。実際、触媒作用が K _{eq を}変更できる場合、触媒作用を使用して熱力学の第二法則に違反することができると述べられることがある。しかし、触媒作用が K _{eq を}変更するケースが知られている。これはエピ触媒作用と呼ばれている。触媒 (具体的にはエピ触媒) を初期状態に戻すのに、達成できる K _{eqの変更によって得られるのと少なくとも同じ量の作業が必要な場合、エピ触媒作用による第二法則の違反は排除される。エピ触媒作用のほとんどの場合、触媒 (具体的にはエピ触媒) を初期状態に戻すのに、達成できる K eq}の変更によって得られるのと少なくとも同じ量の作業、通常はそれ以上の作業がかかる。しかし最近、エピ触媒作用を伴うシステムやプロセスが研究されてきましたが、これらのシステムやプロセスではこのことは当てはまらない可能性があり、したがって第二法則に異議を唱える可能性があります。本論文では、触媒作用によって K _eqが変化するシステムを研究しますが、少なくとも一見すると、原理的には熱力学的コストがゼロ、つまり触媒の除去と再挿入に必要な作業がゼロであるように見えます。化学システムと反応は複雑になる可能性があるため、本論文では代わりに、原理をよりわかりやすく説明するのに役立つ可能性のある単純な機械的重力システムを調査します。このシステムは、均一な重力場内で、障壁によって分離された 2 つの重力ポテンシャル井戸内およびそれらの間を移動できるガス粒子 (分子、ブラウン運動粒子など) で構成されます。