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気体は標準状態で1molの体積が22.4Lと習いました。
気体の体積って分子の衝突エネルギーによる圧力によると書いてます。
水素と炭酸ガスでは大きさも質量も違います。運動エネルギーだって違うと思うんですけど~。なのに何故体積は同じなんですか??
鉄は6000℃以上で気体になる聞いてますが、圧力が同じで6000℃の時、1molの鉄も1molの水素も同じ体積ですか??
何か納得できないです。
教えてください。

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体積」に関するQ&A: 体積の比較について

A 回答 (5件)

"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。
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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。
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この回答へのお礼

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。

お礼日時:2006/02/28 19:35

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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この回答へのお礼

ありがとうございました。
少し理解できました。

お礼日時:2006/02/28 19:37

「気体の体積」という場合に、容器の体積と、気体分子そのものの体積とを混同しがちです。


分子そのものの体積は水素だろうが炭酸ガスだろうが鉄だろうが、通常の圧力では無視しうるほど
小さいものですから、大した違いは無いと考えられるのだと思います。

6000℃で水素分子が熱分解しないかどうか気になりますので答えられませんが、
1molのヘリウムならば鉄と同じになると思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
6000℃で水素分子が熱分解したら、水素分子はどうなるのですか~??

お礼日時:2006/02/28 19:41

水素と炭酸ガスは分子の大きさが違いますが、同じエネルギーを両者に与えた場合、質量の小さい方がより速く運動し、その速度は質量に反比例します。

つまり、質量*速度の積は水素も炭酸ガスも変わらないということになります。

後半の質問も、納得いかないかもしれませんが同じ体積でしょう。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
何となく分かりました。
また、お願いします。

お礼日時:2006/02/28 01:22

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Q気体1molは22.4L、液体1molは何L?

こんにちは。初歩的な知識しかないのですが、どんな物質でも0度1気圧で気体1molって22.4Lですよね。

じゃあ、液体とか固体の物質は1molでどのくらいの体積になるのでしょうか。たとえば、液体を考えると水だったら1molで18ml、液体水素だったら2ml?とかだと思うのです。一見、法則性は無いように見えますが、1molの液体または固体だと何mlになるってなにかで計算できる(法則性がある)のではないかと思うのです。

ご存知の方いらっしゃいますか? 気になるので教えてください!!

Aベストアンサー

>1molの液体または固体だと何mlになるってなにかで計算できる(法則性がある)のではないかと思うのです。

法則性などありません。
分子の質量、大きさはばらばらです。
それをどのように並べて行くかもばらばらです。

気体で成り立つ「温度、圧力が同じであれば1molの体積は分子の種類によらず同じになる」という性質が特殊なのです。隙間だらけの空間の中に動きまわっている気体粒子(分子の場合が多いです)があるという条件が特別なのです。空間が大きいですから分子の大きさや質量の違いが消えてしまったのです。特別に成り立つ性質だから法則になっているのです (化学では目に見えない原子や分子を扱っています。「分子の種類によらず成り立つ」という性質は第一級の法則です)。

>どんな物質でも0度1気圧で気体1molって22.4Lですよね
どんな物質でも成り立つというわけではありません。
0℃で1気圧の気体状態を実現出来ない物質はたくさんあります。水もそうです。
水で1気圧の圧力が実現できるのは100℃以上です。0℃であればもっと小さい圧力(0.006気圧)しか実現できません。そういう気体に対しては0℃、1気圧に読み直して考えています。

>また水の密度は4度の時1mlが1g(水、ウィキペディアより。密度は単位体積あたりの質量、ウィキペディアより)←これは実測値なんでしょうか。理論的に導きだしたい。
>そもそも水がどうして1mlで1gなのかがわからないです・・・

密度は全て測定でしか分かりません。
「理論的に」とはどういうことでしょう。
密度は水の分子量や分子構造に関係なく求められるものです。
体積と質量とがわかればいいのです。
水の場合に1mlで1gと、数字が1ばかりになるのはgという単位を水を基準にして決めたからです。
比重が1になるというのも重さの比較の基準が水だったからです。
水1gの温度を1度上げるのに必要な熱量が1calというのも水が基準だからです。

もっと後の時代に、より精度の高い数値が必要になって基準が取り換えられたとしても元の数字は大きく変わりません。(大きく変わると困ります。)

そういうことで言えば原子量の基準は水素です。一番軽い水素原子を基準にとってその何倍であるかが原子量です。小数点下第1位までしか普通扱わないのですからこれで十分です。

原子量は比較質量です。従って分子量も比較質量です。
>単位は密度がg/Lで、分子量はg/molで、
分子量には単位が付きません。g/molになるのは分子量ではなくてmol質量です。

液体の水H2O 1molで18ml、液体の水素H2 1molで28.6ml
分子の数は同じです。分子1つ当たりの体積は水素の方が1.5倍大きいです。
分子1つの質量は水の方が9倍大きいです。当然分子1つの大きさも水の方が大きいです。
大きくて重たい水の分子の方が、小さくて軽い水素分子よりも狭い空間の中にいるのです。
これが#3にある「分子間力の違い」を表しています。

#3
>水と油ではずいぶん密度が変わりますが、これも分子同士の引っ張り度合いが違うから起こるのです。

私のイメージでは「ずいぶん密度が変わる」ではなくて「近いところにある」です。
金属などに比べるとたいていの有機物は密度の値が近いのです。
(鉄:原子量56、比重7.9  銅:原子量64、比重9.0)
てんぷら油の成分であるオレイン酸の比重は0.9、ガソリンの成分であるオクタンの比重は0.7です。
分子量の値はオレイン酸282、オクタン114です。水よりもずっと大きいです。大きくて、重たい分子が材料になっているのに密度が小さいのです。分子と分子の間の隙間が大きいということになります。でも近い値ですから隙間が特別大きいわけではありません。
異性体について比較してみるのも面白いでしょう。
分子を作っている原子の種類、数が同じであるのに構造が異なる場合です。
ブタノールC4H9OH 比重0.81、 ジエチルエーテルC2H5OC2H5 比重0.71
分子量はどちらも74です。

>1モル体積という呼び方をするのですね。

こういう呼び方はふつうしません。単に「mol体積」、または「モル体積」です。
mol体積の単位がL/molです。
標準状態の気体の場合であれば22.4L/molです。
液体の水であれば0.018L/molです。

#4
>水が沸騰しても同じ体積の中に閉じ込められていると、体積が3桁増になりたいのに「我慢」をさせられるわけです。

だから沸騰がおこらないのです。沸騰がおこらずに温度が高くなります。蒸発は起こりますから釜の中の空間の圧力も高くなります。圧力釜には蒸気の逃がし弁が付いています。その弁の働きで圧力がある高さのところでほぼ一定になります。その圧力で決まる温度になって初めて沸騰がおこります。沸点はかなり高くなっています。

>だから、圧力鍋を使うと具材が強く押されて柔らかくなります。

圧力釜は圧力で押さえつけて調理する道具ではありません。
普通の鍋で調理する時よりも高い温度を維持することができるので、芯まで軟らかくなる時間が短くなるのです。

>1molの液体または固体だと何mlになるってなにかで計算できる(法則性がある)のではないかと思うのです。

法則性などありません。
分子の質量、大きさはばらばらです。
それをどのように並べて行くかもばらばらです。

気体で成り立つ「温度、圧力が同じであれば1molの体積は分子の種類によらず同じになる」という性質が特殊なのです。隙間だらけの空間の中に動きまわっている気体粒子(分子の場合が多いです)があるという条件が特別なのです。空間が大きいですから分子の大きさや質量の違いが消えてしま...続きを読む

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q体積の変化について

「水が摂氏100度で蒸気になったとき、その体積は約1700倍に膨張する。」という記述を読んだのですが、なぜそうなるのでしょうか。
手持ちの資料で調べたところ「あらゆる気体は圧力を一定に保っておく限り、温度が摂氏で1度変化するごとに摂氏0度における体積の1/273だけ変化する」という記述は見つけたのですが、液体から気体に変わった場合はどうなるのかは見つけられませんでした。
きっと探し方が悪いと思うのですが、物理はど素人なのでどこを探していいのか、どんな本を見ていいのかもわからないのです。
どなたかご説明していただけるととても嬉しいです。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

普通、水1グラムは1mlですね。気体の状態方程式pV=(W/M)RTを使いp=1,M=水の分子量18、W=1(グラム)、R=0.082、T=273+100を代入するとV=1.699となります。
1mlから1.699lに体積が増えたので約1700倍ですよね。

Q水蒸気は水の何倍ぐらいの体積になりますか

どのくらいの倍数になるか知りたいのです

Aベストアンサー

温度や圧力によって違います。
1気圧100℃の状態であれば、(22400x373)/(273x18)=1700倍になります。
ただし、温度が1℃変化するごとに、上記の373分の1ずつ変化します。また、圧力には反比例します。

Q平均分子量

平均分子量についてイマイチわかりません。高校生レベルで教えてください。

Aベストアンサー

>以下の内容は.高等学校で教えているのでしょうか。
>モル凝固点降下.モル沸点上昇.(気体の)分圧.浸透圧
これは高校化学で教えています。

みなさんの言うとおり、分子量×割合(分圧)で計算します。
平均分子量は見かけの分子量をあらわすので、その名のとおり、平均値です。
空気の場合は、窒素(分子量28)が78%、酸素(分子量32)が22%とするとこのとおり。
28×0.78 + 32×0.22 = 28.88(平均分子量)

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

Q分子量を物質量に変換、モル濃度の換算

モル濃度を求めるために、分子量を物質量に変換したいのですが、やり方がわかりません。
いや、大体は分かるのですが・・覚える自信がないのです。それというのも私は、「理解」しないとすぐ忘れてしまうのです・・。

物質量のことと、変換の仕方、それがモヤモヤとしてて・・
なるほど!って思えるような、説明求みます!

さらに、質量パーセント濃度からモル濃度への換算の仕方を教えてください。密度の求め方すら分からなくて・・・(恥)

Aベストアンサー

分子量というのは、1molあたり質量のことだとわかっていれば、出来ると思います。
分子量=質量(g)/物質量(mol) ということですね。

すなわち
物質量(mol)=質量(g)/分子量 と変換できます。

質量%濃度というのは、溶質の溶液に対する割合、つまり
質量%濃度=溶質の質量(g)/溶液の質量(g)×100
ということです。

密度というのは、1cm^3あたりの質量のことです。今回は溶液のことを考えていますから
溶液の密度(g/cm^3)=溶液の質量(g)/溶液の体積(cm^3)

モル濃度は、溶液1lあたりに溶けている、溶質の物質量ですから、
モル濃度(mol/l)=溶質の物質量(mol)/溶液の質量(l)
となります。

結局、公式を羅列しただけになってしまったけれども参考にしてください。

Q標準状態の液体や気体の変換方法を教えてください。

標準状態にある液体を気体に(その逆も)変換するときの計算方法を教えてください。ネットで検索すると色々な式が出ているのですが、どの単位で数値を入れればよいか等の基本的なことからわかりません。
お手数ですが、計算方法と素人でもかなり基礎的なところから勉強できるようなサイト等を教えてください。
かなりの素人なのでできるだけわかりやすい言葉で書かれているところがあればありがたいです。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがすでに回答されていますが、補足的に。
 気体の状態方程式
PV = nRT
が基本ですが、単位は場合によって違うものが使われます。
 最も汎用性のある単位は、SI(国際単位系、“SI”はフランス語での頭文字です)に定められている単位です。
圧力:Pa(パスカル)
   Pa = N m^(-2)(ニュートン毎平方メートル))
     = J m^(-3)(ジュール毎立方メートル)
体積:m^3(立方メートル)
です。しかし、圧力と体積は、しばしば次の単位で表されます。SI単位との関係式をその下に記します。
圧力:atm(気圧)
   1 atm = 1.01325×10^5 Pa
体積:L(リットル)
   1 L = 10^(-3) m^3
物質量の単位はmol(モル)、温度(絶対温度、熱力学温度)の単位はK(ケルビン)です。セルシウス温度との関係は、次の通りです。
絶対温度/K = セルシウス温度/℃ + 273.15
たとえば、0 ℃を絶対温度に直すには、
絶対温度/K = 0 + 273.15 = 273.15 ∴絶対温度 = 273.15 K
となります。高校の範囲では、よく273 Kと省略して使われます。
 標準状態(0 ℃、1 atm)での1 molの理想気体の体積は、
約22.4141 L
です。No.1さんのご回答のように、よく22.4 Lと略して使われます。
 気体定数Rは、使う単位によって数値が異なります。SI単位を使うと、
R = 8.314510 J K^(-1) mol^(-1) (ジュール毎ケルビン毎モル)
となります。8.314と覚えておけばよいでしょう。単位の換算の際に、
J = N・m(ニュートン・メートル) = Pa・m^3(パスカル・立方メートル)
の関係が必要になります。
 単位atm、Lを使うと、気体定数は
R = 0.082057 atm L K^(-1) mol^(-1) (気圧・リットル毎ケルビン毎モル)
となります。私は高校でこちらを習いました。値は0.08206か0.0821と覚えておけばよいでしょう。
 それから、PV = nRTを次のように変換して使う場合があります。
 両辺をVで割って、P = (n/V)RTとし、モル濃度cの定義式c=n/Vを代入して、
P = cRT …(1)
としたりします。式(1)は、濃度平衡定数と圧平衡定数の間の変換を行う際に使ったりします。
 また、物質量nと質量m、モル質量M(無名数の原子量、分子量、式量に単位g/molをつけたもの)の間の関係
n=m/M
を代入して、
PV = (m/M)RT
これを変形して
PM = (m/V)RT
ここに、密度ρの定義式ρ=m/Vを代入して、
PM = ρRT …(2)
と変形し、この式(2)を使ったりします。
 全部の式を覚える必要はありません。必要最小限の関係式と定数の値、そして単位の間の関係を覚え、上のように式の代入、文字の消去をして、式を自在に変形できるようになっておきましょう(そして計算間違いのないように)。

 No.1さんがすでに回答されていますが、補足的に。
 気体の状態方程式
PV = nRT
が基本ですが、単位は場合によって違うものが使われます。
 最も汎用性のある単位は、SI(国際単位系、“SI”はフランス語での頭文字です)に定められている単位です。
圧力:Pa(パスカル)
   Pa = N m^(-2)(ニュートン毎平方メートル))
     = J m^(-3)(ジュール毎立方メートル)
体積:m^3(立方メートル)
です。しかし、圧力と体積は、しばしば次の単位で表されます。SI単位との関係式をその下に記します。
圧力:a...続きを読む


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