実在気体が理想気体に近ずくには、高温低圧ならよいということはわかっていますが、高温にすると粒子の活動が活発になって高圧になるんじゃないしょうか?あと、なぜ低圧ならば理想気体に近ずくと書くんでしょうか?だって低圧にする理由は粒子の数が少ないために粒子自身の体積が全体に比べ無視できると言うことなんだから、低圧の代わりに「粒子数が少ない」と書けばいいんじゃないですか?

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A 回答 (3件)

体積V,圧力p,温度T,は互いに関係していますから


(その関係をつけているのが状態方程式),
何かを固定して話をしないと意味がありません.

pを固定すれば,Tが大きいほど(同じことですがVが大きいほど),
理想気体に近づくことになります.

普通は気体のモル数は一定(すなわち粒子数は固定)としていますから,
粒子数が少ないなどは意味がありません.
1モルあたりの体積 V/n なら意味があります.
実際,ビリアル展開は
(1)  pV/nRT = 1 + B(n/V) + C(n/V)^2 + ・・・
というように,n/V が小さい(つまり1モルあたりの体積 V/n が大きい)
方からのべき展開の形になっています.
高温で低圧なら,当然 V/n は大きくなるわけです.
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この回答へのお礼

詳しい解説どうもありがとうございました。私、受験生(医学部を目指しています)をやっていますので、これからも質問をすると思いますので、その時はよろしくお願いします。

お礼日時:2001/05/04 04:49

低圧の場合は分子自身の体積が無視できるからです。

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この回答へのお礼

私も受験生をやっていますので、一緒にがんばりましょう。

お礼日時:2001/05/04 04:52

「高温低圧ならよい」というのはどのような状態(雰囲気)に持っていくとよいかという説明ですよね。


低圧の代わりに「粒子数が少ない」と書く場合には「粒子の活動が活発で、粒子数が少ないほうが良い」という表現になると思います。
全体の状態で表現するのか粒子の状態で表現するのか表現方法の違いだと思いますよ。
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この回答へのお礼

質問した途端の早い回答ありがとうございました。表現方法の違い・・・・、とーってもわかりやすかったです。これからもよろしくお願いします。

お礼日時:2001/05/04 04:54

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Q温度センサや湿度センサの原理ってどうなっているの?

温度センサや湿度センサの原理ってどうなっているの?
ある実験を行っている最中に疑問が浮かびました。
マイコンボードに温度センサをつかって温度を測るということをしたのですが
あの小さい体でどうして温度を測れるのか不思議でたまりません。
一応ググって調べたのですがいまいちぱっとしない説明しか調べられませんでした。
どなたかわかりやすい解説をお願いできないでしょうか。
ちなみにその時の温度センサは ”LM35” というものです。

Aベストアンサー

まず、金属の抵抗は温度に関係します。
一般的に温度が高くなるほど抵抗値が高くなります。

身近な例では電球のフィラメントが顕著でしょう。
懐中電灯の明かりが電池の電位が低くても比較的明るいのは、
電流が流れなくなって発熱が低くなることで抵抗が下がるからです。

これは、原子の振動が温度上昇によって大きくなるため電子が通りにくくなるためと
考えてください(高校の物理の範囲)。
しかし、その抵抗の差は非常に小さいものです。逆にいえば、その性質さえうまく捉えれば
高精度の温度計になります。白金膜温度センサなどはこの原理です。

しかし、金属に不純物を混ぜたり性質の異なる半導体を接触させたりすると
その温度特性や抵抗成分は劇的に変わります。

金属に不純物を混ぜてその温度による抵抗特性を劇的に大きくしたのがサーミスタです。
しかしその抵抗値は、温度に対して対数関数を変形したような形になり、
今が何度かを読み取るのには不便です。
通常は、ある温度を境に動作を変えるような場合に使用されます。

LM35 はサーミスタではなく、ダイオード(サーマルダイオード)を用いています。
ダイオードはある電位差が起きると一定方向に電気を流す性質がありますが、
ある特定の環境と電源条件で、温度とその電位差が比例関係になります。
LM35は 1℃で10mV 電位が上がる比例関係になっていて、温度を簡単に電位から
読み取れます。内部回路は、ダイオードとある特定の電源環境を作りだす構成に
なっています。
最近のパソコン用のCPUやチップセットやマザーボードは温度を読み取れますが、
ほぼ全て、サーマルダイオード(実際はトランジスタの場合も多い)を用いて
います。

なお、LM35は National Semiconductor社にデータシートとアプリケーションノート
(内部回路の動作原理など)があります。難しいですが日本語ですので、読んでみても
いいかと思います。
http://www.national.com/mpf/LM/LM35.html#Documents

熱電対は、ある異なる金属を接触させることで熱による起電力の差が電位となって
生じ、その電位差を読み取ることで熱(温度)を測定します。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E9%9B%BB%E5%AF%BE

湿度センサーは、あまり詳しくありませんが、空気は湿度によって誘電率が
変わるで電極間の静電容量を測ることで湿度がわかるものがあります。
他の原理を応用して湿度を測定するものもあります。
一般的に、温度も同時に図り補正が必要なことが多いです。

LM35はモノリシックで設計されているのでサーミスタを使用してはいないし、
サーミスタを半導体と言い切るのは違和感を覚えるし、原理を聞いているのに
性質しか回答していないのしかないのは、ちょっとひどすぎると思います。

参考URL:http://www.national.com/mpf/LM/LM35.html#Documents

まず、金属の抵抗は温度に関係します。
一般的に温度が高くなるほど抵抗値が高くなります。

身近な例では電球のフィラメントが顕著でしょう。
懐中電灯の明かりが電池の電位が低くても比較的明るいのは、
電流が流れなくなって発熱が低くなることで抵抗が下がるからです。

これは、原子の振動が温度上昇によって大きくなるため電子が通りにくくなるためと
考えてください(高校の物理の範囲)。
しかし、その抵抗の差は非常に小さいものです。逆にいえば、その性質さえうまく捉えれば
高精度の温度計になります...続きを読む

Q実在気体の状態方程式を考えた場合、理想気体の状態方程式の体積から「気体

実在気体の状態方程式を考えた場合、理想気体の状態方程式の体積から「気体分子自身の体積を除く」必要があるとあります。

しかし、理想気体の体積から気体分子自身の体積を取り除くと、気体分子と気体分子の間の真空部分が実質の体積ということになりませんか?真空部分が気体なんでしょうか?
理解が不十分かと思いますので、詳しい方ご教授お願いします。

Aベストアンサー

#3
>よく言う真空とは周囲の空間より気圧が低い状態のことになります。

「周囲よりも気圧が低い」というのは気体に対して使う言葉です。
気体分子が含まれている空間に対してのものです。

質問者様は分子と分子の間の空間に対して真空という言葉を使っておられます。
意味が異なります。
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ここで理解がずれていれば回答の他の部分もずれてきます。

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Aベストアンサー

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Q理想気体と実在気体

理想気体はZ=PV/nRT=1が成り立つ。この時圧力を上げていくとある実在気体は、最初1よりもZの値が低くなり、ある時点でZの値が上がり始める。なぜ1よりもZの値が低くなるのか?? という問で、『分子間力の影響が分子自身の体積の影響よりも大きくなり、理想気体の体積より小さくなるから』というのが答えでした。しかしここで疑問です。
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Aベストアンサー

> 分子自身の体積しかないならば、理想気体の体積よりも
> 大きくなると読み取れてしまいます。

 「分子自身の体積しかないならば」,その通りですよ。「理想気体の分子の体積は無視できる」からです。この事が現れたのが『ある時点でZの値が上がり始める』です。

 参考 URL(高等学校_化学_テキスト)の「化学 Ib」の「第2章 純物質の性質」の「2.2 気体の性質」(PDF ファイル)に説明があります。

> ある実在気体は、最初1よりもZの値が低くなり、
 分子同士が近づく事で,「理想気体」では無視している分子間力(引力)が働き,分子同士をより近づけるからです。

> ある時点でZの値が上がり始める。
 「実在気体」では分子同士が接近しても分子が占める体積以上には接近できないのに対し,分子の体積を無視している「理想気体」では接近できるからです。

 なお,手元の受験参考書「河合熟シリーズ 理系 化学精説 新課程」にも説明があります。こちらの方が詳しいかも・・・。

参考URL:http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~kashida/

> 分子自身の体積しかないならば、理想気体の体積よりも
> 大きくなると読み取れてしまいます。

 「分子自身の体積しかないならば」,その通りですよ。「理想気体の分子の体積は無視できる」からです。この事が現れたのが『ある時点でZの値が上がり始める』です。

 参考 URL(高等学校_化学_テキスト)の「化学 Ib」の「第2章 純物質の性質」の「2.2 気体の性質」(PDF ファイル)に説明があります。

> ある実在気体は、最初1よりもZの値が低くなり、
 分子同士が近づく事で,「理想気体」では...続きを読む

Q温度センサについて

現在、私は温度センサや湿度センサの精度確認をする会社の研修生です。
異業種からの転職なものですから全く知識がありません。
そんな私の質問にどうか答えてください。
温度はナゼ抵抗値で測れるんですか?
湿度はナゼ電圧で測れるんですか?
という質問です。どうか教えてください。

Aベストアンサー

温度はナゼ抵抗値で測れるんですか?

半導体の温度特性(温度が上昇するとその抵抗値は減少する性質を持っています)を利用した「サーミスタ」は、小型で感度が良いので、温度センサとしては現在最も広く実用されています。各種温度測定器や様々な機器の中の温度補償回路等にも広く用いられています。


湿度はナゼ電圧で測れるんですか?

「セラミック湿度センサ」は乾湿材がセラミック焼結体で構成されていて、水蒸気の吸着しやすい多孔質セラミックが用いられています。水分子がセラミックの成分と焼結し、イオンが作られることにより電気伝導が発生すると考えられています。現在、数ある湿度センサーの中で最も広く(電子レンジやオーブンレンジの食品調理制御や各種空調制御など)用いられています。

Q実在気体と理想気体

問題集をやっていて詰まったので質問させていただきます。

図は理想気体とメタンについてZ=PV/RTをPの関数として現したものである。図中の太線は理想気体と0℃のメタンについての関係である。なお、Pは圧力、Vは1molあたりの気体の体積、Rは気体定数、Tは絶対温度を表す。
(2)(ア)温度を0℃よりも高くするとメタンにおけるZとPとの関係はどのようになるか。最も近いと思われるものを図中の細線a~dの中から選べ。
(イ)(ア)でその曲線を選んだ理由を簡潔に記せ。


という問題で、
まず、Z=PV/RTというものがなにを示すのかがわかりません…調べたところによると理想気体との差?を示すとか書いてあったと思うのですが…

いつも途中までは自分の考えを書いてここがわからないと書かせていただくんですが今回は途中までも考えることができなくて…まるっと教えてくださいという体になってしまって申し訳ないのですがどうかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

理想気体だと、粒子数(厳密には物質量数=モル数)を表します。
 PV=nRT
と変形すると分かります?
モル数とは、実際の粒子数と等価です。

ただ、実在気体の場合は、そのようにならないから、「理想」気体なんですね。で、その実際の粒子数(実際に有効な粒子数)がvです。

R 気体定数を見比べるという表し方もありますが、ここでは、粒子数での理想と実在の比較をしたというわけですね。

Q温度センサの測定値を無線で送りたい

温度センサの測定値を離れたところでモニタしたいのです。

いろいろ検索してみましたが、なかなか決定的なものがありません。
自分で検索したセンサの採用に至らない、問題点。
1.センサのサイズ50×50×50位でなければならない。
2.電源も優先で確保できないので、バッテリーが必要時間持たない。 約72時間 データ転送5秒間隔

何か良いものがありましたら紹介してください。
検索で引っ掛かった中に、エコー式温度センサなるものがありました。 これが現在もっとも有力なのですが、どなたか使用経験のある方、いましたら詳細を教えてください。

Aベストアンサー

いっぱいありますけど、こんなものでよいのですかね?↓

参考URL:http://www.cgc.co.jp/htw/npi/190/CHINO_007833.html

Q実在気体、理想気体の加圧

実在気体に加圧をしていくと最初、分子間力が働くまではいいのですが・・・高圧にした時どうなるのですか??また、理想気体に同様なことをしたらどうなるのすか???教えてください。

Aベストアンサー

まず、
1.ボイル-シャルルの法則が厳密に成立するか?
   :実在気体no、理想気体yes
2.分子に大きさはあるか?
   :実在気体yes、理想気体no(質点として扱う)
3.分子間に引力は働くか?
   :実在気体yes、理想気体no
という違いがありますね。
 だから、実在気体では圧力を高くしても分子間力が働いて体積は0にならず、液体または固体に変化します。(しかし、高温にすれば分子の運動エネルギーが大きくなって分子間の引力によるエネルギーを無視することができるようになり、低圧にすれば(体積を大きくすれば)分子同士の距離が遠くなって分子間に働く引力と空間に対して分子の大きさを無視でき、理想気体とみなせるようになります。)
また、理想気体では分子間に引力が働かず、大きさもない質点ですから圧力を高くしていくと気体の体積は限りなく0に近づいていきます。
 
 ところが、実在気体の場合、温度を上げていくといくら加圧しても凝縮したとはいえない状態(臨界状態critical state)に達します。例えば水の場合374.2℃、218atmで臨界状態に達します。これより少し高い温度・高い圧力下にある超臨界流体supercritical fluidでは気体のように流れやすいのに、普通の気体より密度の高い流体となります。
 
 

まず、
1.ボイル-シャルルの法則が厳密に成立するか?
   :実在気体no、理想気体yes
2.分子に大きさはあるか?
   :実在気体yes、理想気体no(質点として扱う)
3.分子間に引力は働くか?
   :実在気体yes、理想気体no
という違いがありますね。
 だから、実在気体では圧力を高くしても分子間力が働いて体積は0にならず、液体または固体に変化します。(しかし、高温にすれば分子の運動エネルギーが大きくなって分子間の引力によるエネルギーを無視することができるようになり、低圧に...続きを読む

Q温度センサと表示器で温度計作成

(1)
温度センサと表示器で安価に大型温度計を作成したいのですが、
どのような温度センサと表示器を用意すれば良いでしょうか?
上記2点で作成することができるのでしょうか?
(信号変換器的なものが必要?)

※表示はできれば赤文字が良いです。

できれば具体的な部品の選定まであると助かります。



(2)
大きな工場で意識付けの為に温度計を設置したいのですが、
上記のような温度計を付ける以外になにか良い方法はないでしょうか?



2つともかなり曖昧な質問ですが、何卒宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

自分で作るのは大変ですよ。
出来あいのものを買ってきた方が良いでしょう。

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-02928/
http://mothertool.ocnk.net/product/309
http://www.onshitudo.com/commodity/index.html
http://ec.midori-anzen.com/shop/g/g4068309160/

これ以外を調べるのでしたら、「大型 LED 温度計」で検索してください。

Q理想気体と実在気体のずれ

理想気体は分子の大きさと分子間力をないものとして扱うので、理想気体で成り立つ式は、実在気体では厳密には成り立たないらしいのですが、それを示すグラフが良く分かりません。横軸にp(圧力)をとり、縦軸にp(圧力)v(体積)/n(物質量)R(気体定数)T(温度)をとっているのですが、理想気体では状態方程式pv=nRTが成り立つのでpv/nRTは常に1となる。これは分かるのですが、実在気体では、初めは1より小さく途中から値は大きくなり、高圧になると1よりも値が大きくなります。この説明として、最初1より値が小さくなる理由として、圧力pが小さいときは分子間力が無視できないため、pv/nRTのpが理想気体のそれと比べて小さくなるとあり、その後高圧にすると増加傾向に転ずるのは、圧力pが大きいとき分子の体積が無視できない為、pv/nRTのvが理想気体のそれと比べて大きくなるとありました。しかし前者の、「pが小さいときpv/nRTのpが理想気体のそれと比べて小さくなる」、というのが良く分かりません。横軸のpが同じであれば理想気体も実在気体も、pv/nRTのpは同じではないのでしょうか?それとも横軸のpと縦軸のpは別物なのですか?ご教授願います。

理想気体は分子の大きさと分子間力をないものとして扱うので、理想気体で成り立つ式は、実在気体では厳密には成り立たないらしいのですが、それを示すグラフが良く分かりません。横軸にp(圧力)をとり、縦軸にp(圧力)v(体積)/n(物質量)R(気体定数)T(温度)をとっているのですが、理想気体では状態方程式pv=nRTが成り立つのでpv/nRTは常に1となる。これは分かるのですが、実在気体では、初めは1より小さく途中から値は大きくなり、高圧になると1よりも値が大きくなります。この説明として、最初1より値が小さくなる理...続きを読む

Aベストアンサー

> 「pが小さいときpv/nRTの『v』が理想気体のそれと比べて小さくなる」のであれば、

「pが小さいときpv/nRTの『v』が理想気体のそれと比べて小さくなる」というのは、理想気体の状態方程式の v に補正をかけて v→v-nb にする、という意味ではありません。温度 T, 圧力 p を一定にして物質量 n の実在気体の体積 v を測定すると、p が小さいときには、理想気体の状態方程式から計算される体積 nRT/p よりも測定値 v が小さくなる、という意味です。


> pは理想気体と実在気体で同じであれば、

「pは理想気体と実在気体で同じ」というのは、理想気体の状態方程式を修正して実在気体の状態方程式を導くときに式中のpをそのままにしておく、という意味ではありません。グラフの縦軸のpv/nRTをp×v÷(n×R×T)から計算するときに、pとnとTは理想気体と実在気体で同じ値を使う、という意味です。


> pについて何故補正をかけるか良く分からないです。

ファンデルワールスの状態方程式は、理想気体の状態方程式を p→p+a(n/v)^2, v→v-nbのように置き換えると導くことができます。ですので、p に補正をかける、v に補正をかける、とついつい言ってしまうのですけど、誤解を避けるためには、

 p→p+a(n/v)^2 は「分子間力」の補正をしている、
 v→v-nb は「分子の体積」の補正をしている、

と考えた方がいいでしょう。

「分子間力」の補正をしないということは、分子間の引力を無視するということです。以下で示すように、分子間の引力を無視するとpv/nRTは1より小さくなりません。


> 補正をかけるのはvについてのみでいいんではないでしょうか?

理想気体の状態方程式の v のみに補正をかけて v→v-nb とすると、p(v-nb)=nRTから

 v = nRT/p + nb

という式が得られます。この両辺に p/nRT をかけると

 pv/nRT = 1 + pb/RT > 1

となります(p>0,b>0,R>0,T>0なので)。

ですので、理想気体の状態方程式のvを v-nb に置き換えただけでは、pv/nRT は必ず1より大きくなります。これは、先に述べたように、v→v-nb の置き換えでは「分子の体積」は考慮されているのですけど、「分子間力」が無視されているからです。

> 「pが小さいときpv/nRTの『v』が理想気体のそれと比べて小さくなる」のであれば、

「pが小さいときpv/nRTの『v』が理想気体のそれと比べて小さくなる」というのは、理想気体の状態方程式の v に補正をかけて v→v-nb にする、という意味ではありません。温度 T, 圧力 p を一定にして物質量 n の実在気体の体積 v を測定すると、p が小さいときには、理想気体の状態方程式から計算される体積 nRT/p よりも測定値 v が小さくなる、という意味です。


> pは理想気体と実在気体で同じであれば、

「pは理想...続きを読む


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