A 回答 (5件)
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No.5
- 回答日時:
"標準状態"の気体の体積ではなく、"標準状態"の"理想気体"の体積です。
"理想気体"というのは、以下のような状態のことです。
「気体分子(原子)自身の体積、分子間力などの相互作用をともに0と考えた場合の仮想的な気体。」
このような状態であるため、中に入っているのがどの気体でも関係がありません。
1つ目の質問の回答は。「理想気体のため回避できます」ということになります。
また、"標準状態"とは一定の温度、一定の圧力の事であると定義されています。
(昔と今では一定の定義がやや異なるようですが)
2つ目の質問の回答は、「標準状態のため起こりえません。」
以上です。詳しく知りたければ、「標準状態」「理想気体」で教科書を探してみれば良いと思います。
No.4
- 回答日時:
厳密にいえば、質問者様の言うとおり気体によって、標準状態の気体の体積は異なります。
本来、気体の体積22.4Lとは気体分子が自由に動ける空間をしめしています。しかしながら、よくよくかんがえれば、気体分子は体積をもつはずですから、気体分子が自由に動ける空間は気体の分子の体積の分だけ少なくなるでしょう。気体の分子の体積は各気体によってことなりますから、各気体の標準状態の気体の体積は22.4Lになるわけではありません。そこで、分子の体積が一番小さい分子(確かHe)の体積で標準状態で体積をはかった値22.4Lを採用したんです。(分子の体積が小さいほど、理論がくみたてやすくるから22.4Lを採用した。)もし自分でさらにかんがえたいなら、van der waals の式を検索してその式に代入してみれば、よいでしょう。時間がないので、すみませんがこの辺で。
この回答へのお礼
お礼日時:2006/02/28 19:35
ありがとうございました。
納得できました。
体積が一番小さい分子はHeなんですね~。
知らなかった~。
新しいこと一つ知って嬉しいです。
ありがとう。
No.3
- 回答日時:
高校物理及び中学数学程度にかなり割愛して説明しますと
辺の長さがaの立方体(つまり体積V=a^3)を考える。
粒子(ここでは気体の原子あるいは分子)の質量m、(平均)速度vとすると
内部にN個の粒子が存在する時の(運動)エネルギーの総和Eは
E∝N・m・v^2(一応注釈:N×m×vの二乗)
ここまでは、すんなり理解できるよね。
1個の粒子が壁に加える力(←これが圧力の源)は
運動量変化×衝突頻度∝(m・v)×(v/a)
=m・v^2/a
これらN個の粒子が、1辺aの平面に衝突して気体の圧力として測定されるから
単位面積(1/a^2)当りの力、つまり圧力Pは
P∝N×(m・v^2/a)×(1/a^2)
=N・m・v^2/a^3=N・m・v^2/V
ゆえに
P∝E/V
(あら不思議!。vとmが消えちゃった)
絶対温度Tと(内部)エネルギーEは比例するから(←ここがちょっと難しいかな?)
E∝T
つまり内部に存在する粒子の質量や速度に関係なく(理想)気体では
P∝T/V
と成るんですね。
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