分子運動と大気圧の関係を教えてください。

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A 回答 (5件)

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=48153
は参考になりますか?
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この回答へのお礼

ありがとうございました。大変に参考になりました。

お礼日時:2001/05/03 02:13

 分子運動と圧力の関係であれば、分子の平均移動距離を考えて、壁に当る回数とその分子の質量から圧力が計算できます。

ムーアやバーローの物理化学の教科書には、この計算方法が記載されています。
 大気圧との関係となると、地球の重力やら、なんやらかんやらが関わってきますね。一口に関係と言われても、ちょっと想像つきません。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2001/05/01 01:29

taropoo さんの補足要求に同感です.



「分子運動とその気体の気圧」のつもりかな?

どういう立場で,どの程度のレベルの話か,明確にしてください.

taropoo さん:
> それとも理想気体の状態方程式を分子運動の運動レベルから
> 数式を使って導いてほしいのでしょうか?

きちんと量子力学からやれば,大学の物理学科3年くらいの統計力学の講義で
何回分かになります.

この回答への補足

質問に対する回答をしてくださってありがとうございます。すぐに、具体的な内容を返信したかったのですが、土曜日に就職の面接で、東京に行っていてPCを使用することができませんでした。申し訳ございません。具体的な内容なのですが、私は、大気圧に関する中学生向けのソフトウエアを作成したいのですが、そのカテゴリの中で、なぜ大気圧というものが存在するのか?ということを説明したいのですが、どのように説明してよいのかがわかりません。もしよかったら、大変申し訳ないのですが教えてください。

補足日時:2001/05/01 01:32
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「気圧」ではなく「大気圧」ですか?


それによって答えは大きく変わってきます。

それと質問をもう少し具体的にしてください。どこまで説明すればいいのでしょう?
簡単に言えば物凄い数の物凄く軽い気体分子がひっきりなしに物体に衝突してくるので物体に力が加わったように見えるという事ですが。

それとも理想気体の状態方程式を分子運動の運動レベルから数式を使って導いてほしいのでしょうか?

この回答への補足

質問に対する回答をしてくださってありがとうございます。すぐに、具体的な内容を返信したかったのですが、土曜日に就職の面接で、東京に行っていてPCを使用することができませんでした。申し訳ございません。具体的な内容なのですが、私は、大気圧に関する中学生向けのソフトウエアを作成したいのですが、そのカテゴリの中で、なぜ大気圧というものが存在するのか?ということを説明したいのですが、どのように説明してよいのかがわかりません。もしよかったら、大変申し訳ないのですが教えてください。

補足日時:2001/05/01 01:19
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気体分子が激しく動こうとする(温度が上がる)と体積が増えようとする。


もし一定の体積の中に押し込められていた場合は圧力があがる。
                             以上

pv=nRT
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この回答へのお礼

ありがとうございました。助かりました。

お礼日時:2001/05/01 01:18

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水素分子のσ軌道、酸素分子のπ軌道、塩化水素のσ軌道を模式図で図示しろ。という問題を教えてください。

Aベストアンサー

基本なので自分で考えてほしい。
H₂ は、 1s¹ 元素なので、σ結合に二個入ってヘリウム型
O₂ は、2s² 2p³ 元素なので、sp²混成起動によるσ結合とp軌道によるπ結合、余った2つのsp²は孤立電子対
HCl は、1s¹ と s²p⁵ なので、単純にsp混成軌道とのσ結合だけでよい。結合軸の反対にはσ孤立電子対、塩素のp軌道は塩素の周りに残る。

 σ結合(1か所)にしろπ結合(2か所)にしろね2個電子が入って、最終的に周囲が希ガス型で充足されればよい。

Q【分子】「大きい分子は目でも見れる」 肉眼で見れる「大きい分子」って何があるか教えてください。

【分子】「大きい分子は目でも見れる」


肉眼で見れる「大きい分子」って何があるか教えてください。

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検索してみたら「巨大分子」っていうのがあるようです。
https://kotobank.jp/word/%E5%B7%A8%E5%A4%A7%E5%88%86%E5%AD%90-53418
びっくりですね!

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生物は、最初の図に示したように、原子・分子といった「ミクロ」な視点から、生態系という「マクロ」な視点まで、様々な階層に分かれた学問です。

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Biology, as shown in the first figure, is the knowledge which differentiates into various hierarchy constructed from the micro viewpoint including atoms and molecules, to macro viewpoint covering ecology.

Q【高分子と低分子の関係】

高分子と低分子の関係について、すごく簡単に分かり易く説明出来る方がいらっしゃったら教えてください。
お願い致します。

Aベストアンサー

メタン、エタン、プロパン、ブタンという言葉はご存じですね。
メタンやエタンは都市ガス、プロパンはボンベのガス、ブタンは
カセットコンロのガスです。化学式はそれぞれCH3, C2H6, C3H8,
C4H10 つまりCnH2n+2で表されます。
nが5以上はペンタン、ヘキサン・・とお経の様に覚えたものです。

エタンは安定したガスですが、親類にエチレンという不安定な
2重結合を持つものが有り、H2C=CH2で表されます。この2重結合が
開きエチレン同士が何個でも結合(重合)します。
結合したものは一般式CH3(CH2)nCH3で表されます。
nが大きくなると、分子はどんどん長くなり大きくなります。
n=1~4まではガス、n=5~17は液体、n=18,19がグリース状、
nが20以上でパラフィンとなります。nが増えるとパラフィンも
脆いものから硬くて粘りの有るものになります。
nのかなり大きいものはポリエチレン樹脂となります。いわゆる高分子
物質です。

しかし、nがどれ以上なら高分子という定義は無く、経験的に分子量
数千~一万以上を高分子と呼んでいます。
ポリエチレンの例では、エチレンの分子量が28ですから少なくとも
200~300個以上が繋がった分子です。
反応単位がより大きなスチレン(分子量104)や複雑な糖類からからなる
重合体も有ります。アミノ酸が重合したポリペプチドやタンパク質も
高分子の代表例です。高分子の一般的な分子量は数千から百万の範囲です。

余談になりますが、タイヤはゴム分子同士を架橋で結合させていますので、
タイヤ自体が一つの巨大分子とも言えます。

メタン、エタン、プロパン、ブタンという言葉はご存じですね。
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C4H10 つまりCnH2n+2で表されます。
nが5以上はペンタン、ヘキサン・・とお経の様に覚えたものです。

エタンは安定したガスですが、親類にエチレンという不安定な
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開きエチレン同士が何個でも結合(重合)します。
結合したものは一般式CH3(...続きを読む

Q高分子科学:ニューマン投影図?

100%アイソタクチックポリスチレンが
溶液中でらせん状になりやすいのはなんででしょうか・・・
ニューマン投影図?と関係があるようですが;

化学が苦手なのでいまいち分かりません。。

Aベストアンサー

ニューマン投影式は、分子の三次元的な形状の表現方法にすぎませんので、アイソタクチックポリスチレンの構造そのものとは関係ありません。
関係あるとすれば、説明にニューマン投影式を用いたということでしょう。

アイソタクチックポリスチレンが溶液中で螺旋状になりやすいとすれば、それは、その構造(立体配座)が安定だからでしょう。

すなわち、ポリスチレンはポリエチレンの炭素鎖に対して、1個おきにフェニル基が置換していると考えられます。フェニル基はかさ高い原子団ですので、それらのフェニル基間には立体的な反発がはたらきます。その反発が最小になるのが螺旋状の構造と言うことでしょう。

その辺りのことは、分子模型を組み立てるか、三次元的な構造の書かれた図を探すか、可能であれば分子構造の計算ができるソフトウェアを使ってコンピューター上で分子モデルを組み立ててみればわかるはずです。ただし、分子模型の種類によっては、原子核の位置のみが表示されるので、原子の大きさのようなものがわかりにくいかもしれません。

要するに「フェニル基の立体的な反発によって螺旋構造になる」ということです。なお、螺旋構造を説明するにあたって、ニューマン投影式は無力だと思います。おそたく、ポリエチレン鎖がまっすぐ並んだ状態では、フェニル基の反発が大きくなるということを説明するためにニューマン投影式を使ったのだろうと想像します。

ニューマン投影式は、分子の三次元的な形状の表現方法にすぎませんので、アイソタクチックポリスチレンの構造そのものとは関係ありません。
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アイソタクチックポリスチレンが溶液中で螺旋状になりやすいとすれば、それは、その構造(立体配座)が安定だからでしょう。

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Q【高分子と低分子の関係】

以前、同タイトルで質問しましたが、せっかくのお詳しいご回答の数々に私の理解力が追いつきませんでしたので、新たに質問し直させて頂きました。
私は義務教育は終えていますが、おそろしいことに化学の知識はゼロ以下です。
小学生にも分かるご回答が出来る方がいらっしゃいましたら、お願い致します。


最近、高分子化学の本を読みました。
上で述べました通り、私の化学の知識はとても浅いので、内容のほとんどを理解していないのですが、その本の一文に『原子間の握手でできた低分子が、分子間で握手してつながると高分子になる』とありましたので、『原子と原子で出来た分子=低分子』『分子と分子で出来た分子=高分子』なのかな?と思いました。
しかし、同書の別ページで『多くの分子は、分子量が100か200程度の低分子か、分子量1万以上の高分子かのどちらかである』と記載されていました。
これは、例え分子と分子で出来た分子であっても、100か200程度しか分子量が無ければ『低分子』になるということなのでしょうか?
それともそもそも『原子と原子で出来た分子=低分子』『分子と分子で出来た分子=高分子』という理解の仕方が間違っているのでしょうか?
無い知恵を絞り考えてみましたが、どうにも分かりません。
小学生にも分かるご回答が出来る方がいらっしゃいましたら、ごくごく簡単にご説明お願い致します。

以前、同タイトルで質問しましたが、せっかくのお詳しいご回答の数々に私の理解力が追いつきませんでしたので、新たに質問し直させて頂きました。
私は義務教育は終えていますが、おそろしいことに化学の知識はゼロ以下です。
小学生にも分かるご回答が出来る方がいらっしゃいましたら、お願い致します。


最近、高分子化学の本を読みました。
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Aベストアンサー

小学生にも判るという説明をしようとすると、比喩にならざるを得ません。
よって、化学的にも、科学的にも厳密性を欠いていますがご容赦下さい。
今、自動車をイメージしてみましょう。
自動車は、タイヤ、ハンドルなどの部品から出来ています。
自動車を構成するこれら部品が原子に当たり、自動車が分子です。
タイヤやハンドルだけでは役立ちません。それと同じで、原子は単独では不安定で、組み合わさって分子になろうとします。
オートバイもタイヤやハンドルなどの部品から出来ていますが、自動車と違ってタイヤは2つしかありません。
オートバイという形で完成しているので、これも分子に対応しますが、自動車とは別の製品、つまり別の種類の分子です。
自動車のボディーには、4つのタイヤが付いて完成しているように原子が組み合わさるときに丁度良い組み合わせの数字が存在します。
タイヤが3つでは、自動車がうまく走れず、不安定です。
H2Oは、酸素原子1つに水素原子2つが組み合わさって、水の分子を形成していることを化学式で表しています。
水素原子(H)という部品を他の組み合わせにすると他の分子(製品)になります。例えばH2は水素原子2つからなる水素分子で、これが気体の水素を表しています。酸素原子(O)には水素原子(H)が2つ組み合わさることが都合が良い組み合わせの数字となっているのです。
各原子には、車にはタイヤが4つ、ハンドルが1つといったような部品(原子)の種類による数字が決まっていますが、この数字の説明は小学生のレベルを超えてしまいます。
次に、新幹線をイメージしてみましょう。
16両編成で、車よりもず~と長い形をしています。車輪(原子)も沢山付いています。
全体の重量も重く、大きいですよね。
自動車やオートバイが低分子とすると新幹線が高分子です。
(実際には、もっと長い、つまり16両編成ではなく、100両編成とか200両編成の方が高分子のイメージとしては正しいと思います。)
どちらも車輪やボディーといった部品、つまり原子が結合して出来た製品(分子)です。違いはその大きさです。
ですから、『原子と原子で出来た分子=低分子』『分子と分子で出来た分子=高分子』という理解は正しくありません。
ところで、新幹線はどのように作りますか?
一度に全て作るのではなく、1両ごと作って、最後にそれをつなぎ合わせます。
高分子を人間が作る、つまり合成するときにも、原子から直接、高分子を作り出すと言うことは特殊な例を除いて行いません。
まず、1両の大きなに相当する分子を作っておいて、それを化学反応でつなぎ合わせていくのです。
1両ごと作って、最後に16両つなぎ合わせて、新幹線を完成させるのと同じようなことを行うのです。
しかし、完成した新幹線はあくまで、車輪やボディー、窓などの部品からできており、同じように高分子も沢山の原子からできているのです。

小学生にも判るという説明をしようとすると、比喩にならざるを得ません。
よって、化学的にも、科学的にも厳密性を欠いていますがご容赦下さい。
今、自動車をイメージしてみましょう。
自動車は、タイヤ、ハンドルなどの部品から出来ています。
自動車を構成するこれら部品が原子に当たり、自動車が分子です。
タイヤやハンドルだけでは役立ちません。それと同じで、原子は単独では不安定で、組み合わさって分子になろうとします。
オートバイもタイヤやハンドルなどの部品から出来ていますが、自動車と違...続きを読む

Q物理の熱の問題について質問です 問題 図のよう、単原子分子理想気体が入った2つの円筒容器がコックのつ

物理の熱の問題について質問です


問題
図のよう、単原子分子理想気体が入った2つの円筒容器がコックのついた細菅で上下につながれてい。上側の容器Aの上部にはおもりがのったピストンがついてお、鉛直方向なめらかに動くことができる。下側の容器B体積は一定である。容器と周囲との間に熱のやりとりはなく、また装置全体は真空中にあるため大気圧考えない。コックおよび容器をつなぐ細菅の体積、容器の熱容量は無視できるとし、気体定数をR[J/(mol・K)]とする。

はじめ、コックは閉じられており、両容器内の気体はともに体積V[m^3]、温度はT0[k]であった。容器A内の気体の圧力は2p[Pa]でピストンがつりあっている。また、容器B内の気体の圧力はp[Pa]であった

(1)はじめの状態において容器Bに入っている気体のモル数[mol]を求めなさい。

(2)はじめの状態において容器Aに入っている気体の内部エネルギー[J]を求めなさい。

次にコックを開くとピストンはゆっくりと降下し、しばらくすると両容器内の気体の温度はT[k]になり、両容器内の気体の圧力も同じになった。

(3)この状態において、容器Bに入っている気体のモル数を求めなさい。

(4)このときの温度T[k]は、はじめの状態の温度T0の何倍かを数値で求めなさい。

(5)このときの容器A内の気体の体積は、はじめの状態の体積Vの何倍かを数値で求めなさい。

物理の熱の問題について質問です


問題
図のよう、単原子分子理想気体が入った2つの円筒容器がコックのついた細菅で上下につながれてい。上側の容器Aの上部にはおもりがのったピストンがついてお、鉛直方向なめらかに動くことができる。下側の容器B体積は一定である。容器と周囲との間に熱のやりとりはなく、また装置全体は真空中にあるため大気圧考えない。コックおよび容器をつなぐ細菅の体積、容器の熱容量は無視できるとし、気体定数をR[J/(mol・K)]とする。

はじめ、コックは閉じられており、両容器内の気...続きを読む

Aベストアンサー

まず、コックが開いているから、容器Aだけ、容器Bだけで考えられないってのはいいかな?
(3)の場合は、気体が一様に分布しているかモル数を計算できたんだよね(^^)
つまり、容器Bだけでかんがえても大丈夫って事だよね。
でも、(4)と(5)は気体が混ざった結果の状態だから、容器で分けて考えるのは・・・ちょっと・・・って話だよね。
そこで、(4)でTだけを求めようとすると、どーしても、まだ求めていない気体全体の体積が壁になる(><;)
また、(5)で変化後の体積を求めようとすると、気体の温度が壁になる(><;;)
つーことは、(4)と(5)は一緒に解くんだなって気づけるといいね(^^)
ところで、最初の状態の容器B内のモル数は(1)で計算したよね_Φ(・・ )
同じ要領で、最初の状態から容器Aのモル数も分かるよね・・・つまり、全体のモル数は分かってしまう(-_-)
そのモル数をNとしておこうかな。
そして、変化後の(容器Aの体積)+(容器Bの体積)=v としておきましょう・・・もちろん、変化後の容器Aの体積はv ー Vで求まるよね。
すると、
   2p・v = NRT
未知数がvとTで2つあるから、もう一つ式が必要だよね(~~;)
そこで、熱を加えていないのに、どうして気体の温度が変わるの?って事を考えてみます。
それは、ピストンが気体に仕事をしたからだよね(◎◎!)
つーことは、熱力学第1法則が書けるよね・・・しかも、熱は0・・・(^^)
すると、
   ΔU= 0 ー 2p・ΔV
     ΔU=(3/2)NRΔT=(3/2)NR(T ー T0)
     2p・ΔV=2p・(v ー 2V) ・・・・全体の体積で考えているから & もちろん、v < 2V
あとは、この2式を解けばいい(^^v)
ちなみに、「何倍か?」って訊かれたら、分数式を作るんだったね。
つまり、(4)は T/T0 、(5)は (v ー V)/V ができればいいよね。・・・これは、大きなお世話だったかな(^^;)
気をつけてほしいことは、「ピストンはゆっくりと降下し」って書いてあるけど、
これは、常に容器A内の圧力と(ピストン + おもり)が気体に加える圧力が同じって事です。
だから、(ピストン + おもり)が気体に加える圧力は 2p で一定になります。・・・何故、一定か?だって(ピストン)+(おもり)の重力は一定だからです
          式で書いた方がいいかな? ピストンの断面積をSとして、ピストンのつりあいより PS=mg Pは2pだったから、mgが気体に及ぼす圧力は2pで一定
物理で使う「ゆっくり」は、日常生活でつかう”ゆっくり”と同じ意味ではないよね・・・
・・・止まっているのと見分けがつかないくらいゆっくりで、常に力のつりあいが成り立った状態だよね(^^)
あとは計算だけですので頑張って計算してみて下さいp(^^)
私の答えに計算ミスがありませんように・・・(^^;)

まず、コックが開いているから、容器Aだけ、容器Bだけで考えられないってのはいいかな?
(3)の場合は、気体が一様に分布しているかモル数を計算できたんだよね(^^)
つまり、容器Bだけでかんがえても大丈夫って事だよね。
でも、(4)と(5)は気体が混ざった結果の状態だから、容器で分けて考えるのは・・・ちょっと・・・って話だよね。
そこで、(4)でTだけを求めようとすると、どーしても、まだ求めていない気体全体の体積が壁になる(><;)
また、(5)で変化後の体積を求めようとすると、気体の温度が...続きを読む

Q明日までの化学の実験の課題で、困っています!! 大気圧の出し方を誰か教えてください。

シリンジを使った実験結果から大気圧を出す問題です。シリンジの内径、真空状態での体積/㎤ 20と30と40と50の時のばね秤の重さ(引く力)を測定しました。また、大気圧下での体積が10㎤の時に体積/㎤ 20と30と40と50になるばね秤の重さ(引く力)を測定しました。更に、同様に大気圧下での体積が20㎤、30㎤の時にも積/㎤ 20と30と40と50になるばね秤の重さ(引く力)を測定しました。そこから、大気圧を出せと言うことなのですが、測定値が多くて、どこをどのように圧力=力÷面積に当てはめていいのか全然わかりません。誰か教えてください。

Aベストアンサー

文章から何を測定したのか、あまり良く分かりませんが…(体積/cm3って何ですか?)

とりあえず、シリンジの中の気体が押す力(PS)+バネが引く力(N)と大気が押す力(P0S)が釣り合ってるのだと思います(そうなるように重さを調整している)
PS+N=P0S

シリンジ内の気体の押す力(P)は、圧力と面積から求まり、その圧力は理想気体なら体積から求まる(反比例)筈です(PV=P0V0=一定)


ですので、理想気体であれば一つの体積で釣り合うバネの強さを見つければ大気圧が求まります
ただし、実際には理想気体ではないため誤差が出るため、計測毎にP0の計算結果が変わります
まだ、内径の計測誤差等も出るので幾つもの計測結果から大気圧を推測して下さい

Q高分子の状態について

よく本をみていると、鎖が絡み合った図が出てきたり、絡み合っていない図がでてきます。高分子鎖の状態についてですが、液体とゲル、そして固体状態では高分子鎖はどういった状態(固体では絡み合った状態?)なのでしょう。

またゲルとはある程度架橋している状態なのですか?架橋しすぎると固体状態になってしまうのでしょうか?

Aベストアンサー

>つまり架橋することで、分子量が増大し、やがて、架橋が進めば、固体状態になるということですか?

そう言う事です。
化学会社は、この原理を利用して品物を作っています。

Q気圧・露点温度・飽和水蒸気圧の関係について教えてください。

参考書を読んでいましたら、
「定圧のもとで水蒸気量の変化が無いときは気温が変化しても露点温度は一定」とあります。
そして
「しかし、気圧が下がると飽和水蒸気圧が下がるため、露点温度も下降する。」とも書いてあります。
また、別のページには
「飽和水蒸気圧は温度のみに依存する」とあって、考えてみると
定圧でも温度が変化すれば飽和水蒸気圧は変わって露点温度は変化し、
そして、飽和水蒸気圧は温度のみに依存するのではなく気圧にも影響を受けるということにもなります。
何かつじつまが合わない気が・・・
この関係がどういうことなのか、わかりやすく教えていただけないでしょうか?

Aベストアンサー

「定圧のもとで水蒸気量の変化が無いときは気温が変化しても露点温度は一定」
正しいです。

「飽和水蒸気圧は温度のみに依存する」
正しいです。

「気圧が下がると飽和水蒸気圧が下がるため、露点温度も下降する」
間違っています。正しくは
「気圧が下がると『水蒸気圧』が下がるため、露点温度も下降する」
です。

飽和水蒸気圧は温度のみに依存するので、気圧が下がっても飽和水蒸気圧は下がりません。水蒸気圧と飽和水蒸気圧を混同しないように気をつけてください。相対湿度を求めるときに
 相対湿度=水蒸気量÷飽和水蒸気量×100%
の式を使っても
 相対湿度=水蒸気圧÷飽和水蒸気圧×100%
の式を使っても正しい値がえられることから分かるように、水蒸気圧は水蒸気量に、飽和水蒸気圧は飽和水蒸気量に相当するものです。


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