エンタルピー vs エントロピー｜9割が混同する熱力学の壁を越える

この記事で身につくこと

電験三種「電力」科目・火力発電分野で立ちはだかる最大の壁、それが エンタルピーとエントロピー です。 名前が似すぎていて、ここで毎回混乱する受験生は本当に多い。でも安心してください。両者は 全くの別物、今日で完全に切り分けます。

本記事を読み終えたら、

• エンタルピー H・比エンタルピー h・エントロピー s の3つを即答で区別できる
• ランキンサイクルの計算問題で「何の差を取れば仕事が出るか」が分かる
• 「理想からのズレ」をエントロピーで評価する意味が腹落ちする

ようになります。

暗記フレーズ：h は仕事量、s は理想からのズレ

エンタルピー（h）はどれだけ仕事できるか、エントロピー（s）はどれだけ理想からズレているか

これだけ覚えれば、もう2度と混同しません。 ゴロで覚えるなら、エンタルピーは「タルタルソースのエネルギー」（タルが多いほどエネルギーも多い）、エントロピーは「とろとろしてんじゃねぇ！」（乱雑さ・忙しく動き回るさま）。 覚えたもん勝ちです。語呂でも何でも使って、頭に刻みましょう。

エンタルピー H ＝ 物質が持つ熱エネルギーの総量

まずはエンタルピー、記号 H。

H = U + pV

• U：内部エネルギー（分子の熱運動エネルギー）
• pV：押し退け仕事（圧力 × 体積）
• 単位：[J]

エンタルピーは「物質が持つ熱エネルギーの総量」を表します。 ボイラで蒸気が高温高圧になればなるほど、この H は大きくなる。ランキンサイクルでは「蒸気がどれだけエネルギーを持っているか」を根本的に表す量 と覚えてください。

イメージは、エビフライに乗っかったタルタルソースの量。タルタル（熱エネルギー）が多ければ多いほど、後でできる仕事も大きい。

試験で実際に使うのは「比エンタルピー h」（1kgあたり）

H をそのまま使うことはほぼなく、電験で実際に登場するのは 1kgあたりの比エンタルピー h です。

h = H / m　　単位：[kJ/kg]

なぜ「1kgあたり」に割るのか？ 全体のエネルギー量 H だけ示されても、それが大きいのか小さいのかが分からないからです。同じエネルギー量でも、片方は1kg、もう片方は1000kgなら、価値は全く違いますよね。基準（1kg）を揃えることで初めて比較できる ようになります。

⚠️ 「比」がついたら 1kg あたり ── これは熱力学全般で超重要な感覚。

蒸気を扱う実務・試験では、この h が 最重要指標 です。

エントロピー s ＝ 乱雑さ・不可逆性の度合い

続いてエントロピー、記号 s。エンタルピーと 全くの別物 です。

Δs = ΔQ / T　　単位：[kJ/(kg・K)]

エントロピーは「乱雑さ」と「不可逆性の度合い」を示します。 低エントロピー（秩序が保たれた状態）から、熱の出入りが行われると、高エントロピー（無秩序）の状態へと進む。システム内の乱雑さ、つまり不可逆性の増加を表す指標 です。

ランキンサイクルでは「蒸気の状態変化の方向性」を示す指標として使われます。 ここで重要なのが、

※ エンタルピー（エネルギー量）とは全く別物。混同しないこと。

エンタルピーは「エネルギー量」、エントロピーは「乱雑さ」。名前は似ていても、物理的意味は完全に別物です。

3つの指標を比較マトリクスで完全に切り分ける

混同しやすい3つの指標を、ここで一気に整理します。

指標	意味	式	単位	用途
エンタルピー H	物質が持つエネルギー	H = U + pV	[J]	全体量の評価
比エンタルピー h	1kgあたりのエンタルピー	h = H / m	[kJ/kg]	蒸気の実用値（最頻出）
エントロピー s	乱雑さ・熱の出入りに比例	Δs = ΔQ / T	[kJ/(kg・K)]	理想サイクルとの比較・不可逆性の評価

⚠️ 似ているので混同注意。 エンタルピーは「エネルギー量」、エントロピーは「乱雑さ」。名前は似ていますが、物理的意味は全く異なります。

ランキンサイクルを「1kgの蒸気の旅」として捉える

ここからが本番。ランキンサイクルを 「1kgの蒸気の旅」 として追いかけると、一気に理解が進みます。

場所	状態	比エンタルピー h
ボイラ	水 → 蒸気（加熱）	h が大きい（エネルギー満タン）
タービン	蒸気が膨張・仕事	h が 減少（仕事をした分だけ落ちる）
復水器	蒸気 → 水（冷却）	h が小さい
→ ボイラへ戻る	水を再加熱	エネルギー補給

つまりタービンでは、「蒸気がタービンで仕事をした分だけ h が下がる」。 比エンタルピーの大小関係は、

h（ボイラ出口・蒸気）＞ h（タービン出口）＞ h（復水器・水）

そして、タービン入口と出口の h の落差 が、まさにタービンが外部にした仕事量そのものになります。

計算問題の鉄則：各ポイントの h を求めて、引き算する。

これがランキンサイクル計算の核です。

理想的な膨張の基準は「等エントロピー」変化

最後にエントロピーの使いどころ。タービンの 「理想的な膨張」 は、無駄な熱の出入りや摩擦がない状態 ── すなわち 等エントロピー（s 一定） が基準になります。

• 理想のタービン：s が変化しない（垂直に下がる）
• 現実のタービン：摩擦・ロスで s が 必ず増加する 方向にズレる

つまり、

エントロピー s ＝ 理想からのズレを測るセンサー

理想（s 一定）の線を基準に、現実の蒸気が右にどれだけズレたかを見れば、損失の度合いが評価できる。これが s の本当の使い方です。

まとめ｜hは仕事量、sは理想からのズレ

ランキンサイクルは、結局この2つの本質で解けます。

• 比エンタルピー h は「どれだけ仕事できるか」
  • h の 落差 を利用して仕事を取り出す
  • 計算問題では各ポイントの h を求めて引き算するのが基本
• エントロピー s は「どれだけ理想からズレているか」
  • 理想サイクル（s 一定）を基準に、s の増加で損失の度合いを評価
  • 理想と現実のズレを測るセンサーの役割

暗記フレーズ：h は仕事量、s は理想からのズレ ゴロで覚えるなら：エンタルピーはタルタルソース、エントロピーはとろとろしてんじゃねぇ！

名前が似ているだけで、中身は全くの別物。今日でしっかり切り分けて、比エンタルピー h の落差を追え！ を合言葉に、計算問題を確実に得点源にしていきましょう。