理想気体とは何が理想なのでしょうか？

只今化学を勉強中の学生です。

先日、気体の状態法則を学びました
その中で
「こ分子間力と分子自身の体積がないと考えた仮想の気体が理想気体である。」と聞き

そうすると、「体積が無い」のが理想である
というのが何故理想なのかが分からなくなりました。

理想の気体の理想とは何故体積が無いのが理想と
なるのでしょうか？

よろしくお願い致します。

No.1 回答者： yamada504 回答日時： 2004/10/10 02:22

　この場合の「理想」とは「数学的に処理するのに矛盾を生じず、計算しやすい」という意味です。

　実際の気体は法則どおりの値にはならず、期待の種類や環境によって様々な誤差が生じます。その原因はズバリ「気体分子自体の体積＋分子間力」があるからです。
　そこで計算の邪魔をする、この「分子自体の体積＋分子間力」を無視して、誤差の無い理想的な気体を想像することにしました。こうすることによって、必ず誤差はありますが、どんな種類・環境の気体にも法則がある程度適用できるようになったのです。（ここで注意していただきたいのは、無視するのは「気体分子の体積」であって「気体の体積」ではないということです。）

この回答へのお礼

早速のお返事有難うございます＾＾確かに、存在する条件での「体積・分子間の引力」などがあると相互作用という名の下に影響しあって誤差は生じやすいのですね。理想の気体というのは、そういった純粋な分子の力が働き、本来の？活動を兼ね備えた存在であるという事ですね（違うかも）とてもよくわかりました。大変役に立ちまして＾ｗ＾

お礼日時：2004/10/10 23:35

No.2 回答者： RECARO 回答日時： 2004/10/10 02:25

Wikiぺディアの「理想気体」のページリンクしておきますが，その中の「理想気体の状態方程式」も見てみて下さい。

化学（だけでなく，科学全般的に）では，現象を数式などの人間にとって都合の良い方法で表す際に，本来ものすごく複雑な挙動を示し，一般化しにくい事象があるとして，それらがある条件を満たせば無視できるものや，そもそもその影響がほとんど無視できるものについて，仮定や近似を以って「無視する事にする」などと言う表現を使うことがよくあります。

この理想気体で言えば，人間は最終的に状態方程式「pV=nRT」で表現したいのですが，ここに気体分子自体の大きさ，分子間力などを考慮してしまうと・・・分子の無限の組み合わせにより式が複雑になりすぎてしまい，一般化，標準化しにくくなるのです。これらの原子の大きさ，原子間力などはある条件を満たせばほぼ無視できるようになるため，その仮定を以って気体の挙動を一般化したわけですね。

よって，その仮定の状態を満たし，一般的な挙動を示す気体＝理想的な気体と表現しているわけです。

分かり難いですか。すみません。

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%90%86%E6%83%B3% …

この回答へのお礼

WikipediaのＨＰも一応は読んだのですが…よくわからず（すみません）なんとなくRECAROさんの説明で分かったような気がします。有難うございました＾＾；

お礼日時：2004/10/10 23:37

No.3 回答者： yamada504 回答日時： 2004/10/10 02:33

　♯２です。

すこし分かりにくかったので、具体的に説明しましょう。

　「気体の体積」とは、「集合した分子間・何も無い空間の体積＋分子自身の体積」です。
　しかしこのうち、「分子自身の体積」は分子の種類や環境によってまちまちに変化してしまいますし、それによって生じる分子間力も手伝って、法則にズレを生じてしまいます。
　そこで分子間力と気体分子の体積をゼロとして考え、「分子間・何も無い空間の体積」のみを考えれば、見事に理想的な法則としてPV=nRTが機能するのです。
　

この回答へのお礼

再びの投稿有難うございますＴＴするとやはり実際に存在する理由の全てが純粋な分子の状態を知るのに障壁となるということでよろしいのでしょうか？電波ノイズの様なものと捕らえていいのでしょうか＾＾；

お礼日時：2004/10/10 23:44

No.4 回答者： Josquin 回答日時： 2004/10/10 02:35

絶対零度（0 K ≒ -273.15 ℃）で体積が０になる気体が理想気体です。

実在の気体は、零度になる前に分子間力によって液体～固体になったりします。また、仮に気体のままだとしても、分子自体の大きさがあるため、体積０にはなりません。

この回答への補足

するとケルビン温度ですら影響の受けない気体が「理想の気体」という事になりますか？違いますか…ＴＴうう

補足日時：2004/10/10 23:39

No.5 回答者： apple-man 回答日時： 2004/10/10 03:03

　すでに化学的なご説明はあるようですので、

もう１つ数学的な意味あいを追加させて
いただきます。

＞何故体積が無いのが理想と
なるのでしょうか？

　これは物理学的な現象を記述するために
広く用いられている数学の大部分に該当
することなんですが、複雑な分子の運動
を考える場合にも、質点の考えで計算して
いるんです。
　高校の物理の教科書に出てくる
惑星の運動の計算の部分など見ると
分かると思うのですが、惑星の
質量などあっても、惑星の直径など
与えられていません。
　つまり、体積を無視して１つの点として
計算して、だいたい計算はあうんで、
この考えで気体の分子運動も考えて
いるんです。
　体積がない分子などないんですが、
そう考えると計算が楽で、大概は
計算に問題ないんで、もし分子に
体積がなかったとすると・・・と
している。

　つまり、質点の考え方が
通用するような、計算上
理想的な・・・というのが
理想気体の意味するところです。


　この質点の考え方ですが、電子や
原子核の計算にも使われるわけ
ですが、この方面でも当然
理想的でなくなる場合があります。

この回答へのお礼

最後の投稿にお返事を書きましたので読んで下さい＾＾有難うございましたＴｗＴ

お礼日時：2004/10/10 23:57

No.6 ベストアンサー 回答者： apple-man 回答日時： 2004/10/10 11:35

No.5で回答した者ですが、思い出したので補足です。

　理想気体の「理想」という言葉がどこから
来たかと言うと、大元は古代ギリシャの
イデア論にもとずたユークリッド幾何学です。

　中学校で、点とは面積も体積もないもの。
線とは長さはあるが面積も体積もないもの。

　と教わっていると思います。
この考えがイデア（実在しない理想的な形）論です。
この点には面積も体積もないという
考えの数学を計算に使っているので、
暗黙のうちに運動する分子も体積が
ないものとして計算されることとなるのです。
　ですから「理想」と断らなくても
ユークリッド幾何学をもとに作られた
物理学的な計算は全ては、体積のない
点、つまり質点の運動、として計算されます。

　勿論この考え方では、ミクロの世界の
相互作用を厳密に考えたとき、矛盾が
出ますが、矛盾が日常生活のレベルで
分かりやすいのが気体の運動ということで、
同じようなことは原子核内部の話でも
出てくるのですが、高校あたりまでの
内容では出てこないだけです。

この回答へのお礼

長文のお返事有難うございますＴｗＴ。成る程「イディア」論の話が絡んでくるのですが…凄いですね。点が集まって線となり、線があつまって面となる・授業で聞きました。確かに「点」がすでに面積をもっているとそれはすでに「点」ではなく「面」という事になりますね。形をつくる根本の形態であるから理想（集まったり更に次の集合をしないと形にならないの＝影響しないと形にならない＝理想ではない・という事でしょうか）それで分子の体積はあるのもの（無いとさすがに存在できないから）気体の体積はない（集まった形となるから・影響する）なのでしょうか？質点の考えは目から鱗です…素晴らしい！何物にも影響を受けない存在、存在しない完璧な性質を現した分子の姿、実在しない理想的な形…合っているのかどうかわかりませんが＾＾；そういう事と納得いたします。重ねて何度も投稿有難うございました。

お礼日時：2004/10/10 23:56