圧縮因子のグラフ

たびたびお世話になっております。
申し訳ありませんが、どうぞよろしくお願いいたします。

van der Waalsの状態方程式から求められるZ=PV/RTを用いて、それとPの関係をグラフにしました。
a,bの定数を代入し、また、273K、1molという指定もあったので、それも代入しました。
なお、気体はCO2です。

そうすると、0atm～60atm位のところで、グラフの線が反るような形になってしまいました。
νみたいな感じです。

そのあたりの圧力で下に凸になる理由は調べて、自力で考えたのですが、
そのように反る理由がどうしてもわかりません。
何か理由があるのでしょうか？

No.1 ベストアンサー 回答者： doc_sunday 回答日時： 2006/10/24 22:19

その部分はファンデルワールス近似の限界でもありまた一方非常に奥深いところでもあります。

ファンデルワールス近似では分子は剛体であって完全弾性衝突します。
実際には相互作用の項目がなくてはなりません。
実際に「過冷却」「過熱」「過圧縮」などの場合下にｖ字型のカーブを辿ることがあります。
しかし同じｙ値を三回通る事は実際にはなくカタストロフなジャンプが起きて不安定な状態は解消されます。
物理化学が苦手な私にはこの程度しか答えられません。
m(_ _)m

この回答へのお礼

なるほど。近似の限界ですか。同じ値を３回通るということも疑問でした。再度質問で申し訳ありませんが、カタストロフなジャンプとはどのようなものですか？３つのどれかの値を取ると言うことではなく、その微妙な点を一気に通り過ぎてしまうということでしょうか。

お礼日時：2006/10/24 23:45

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2006/10/25 05:51

カタストロフィーという概念は20年以上前に流行ったものです。

いくつもの値をとれる函数で表される現象が現実に現れたときこのファンデルワールス状態方程式のように途中の凸凹を無視して最高のところから最低のところへ、あるいはその逆に、中間の部分を無視して一気に転移してしまう現象です。
実際には過熱、過冷却が起こるのでどこでジャンプするのかは非常に予測が難しいのです。
経済方面での株価や外国通貨の変動などにも同じ事が起こるので注目されましたが「予測できるわけではない」ので「現象」として片付けられてしまいました。
m(_ _)m

この回答へのお礼

なるほど。勉強になります。将来は化学系に進む（物理化学がどこまで関わってくるかは未定ですが）者として、さらに掘り下げてみたいと思います。本当に助かりました。ありがとうございました。

お礼日時：2006/10/25 12:29