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シャルルの法則を確かめる実験を空気を用いて行い、x軸を温度(k)、y軸を体積(ml)としたグラフを作成したところ、原点を通らず、x切片の値が50ケルビン前後になってしまいました。その理由として、実験の精度以外に何が考えられるでしょうか?

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A 回答 (3件)

高校生だろうと思います。


どのような実験をやられたかが示されていませんので答えようがありいません。
温度範囲も体積も加熱方法も示されていません。気体の温度をどうやって測っているのかも問題になります。
圧力一定をどのようにして実現したのかも吟味が必要です。
注射器を使った実験だろうと思います。
温度と体積の関係が直線になるというぐらいの精度しかないだろうと思います。
そのデータをまず示してもらう必要があります。
狭い温度範囲の少しばらついた測定結果を直線で結んで外挿する場合、わずかな角度の違いが先では大きな違いに拡大します。測定の温度範囲の幅を50℃とします。5倍から6倍ぐらいの拡大率です。原点を通ると考える方がおかしいです。

ファンデルワールスの状態方程式を持ってきて説明しても意味がありません。
そういう違いが分かるような精度の実験ではありません。

ボイルもシャルルも空気を使って実験しているのです。
シャルルが1/273という膨張率を出しているのですからファンデルワールスの式は関係がないということは0明らかです。
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この回答へのお礼

おっしゃる通りです。ご回答ありがとうございます

お礼日時:2011/12/06 14:49

1モルの実在気体に対するファンデルワールスの状態方程式は


(P + a/V^2)(V-b) = RT(各文字はふつうの意味).

圧力 P を一定とすると
∂(RT)/∂V
= (-2a/V^3)(V-b)+(P + a/V^2)・1
= (-2a/V^2)(1 - b/V) + P + a/V^2
= P - (a/V^2)(1 - 2b/V).

この第2項は負であろうから
∂(RT)/∂V < P.

つまり,変化率は理想気体の場合の値(P)より小さくなる.
よって,実験で得られたデータから低温側へ外挿すると,T切片が正になる.

・・・という可能性はないでしょうか?
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「空気は理想気体ではなく,実在気体だから」で説明できませんか?


理想気体では絶対0Kで体積が0になるが,実在気体なら0Kでも体積が正の値になるはずです。
しかし,実験結果は50Kで体積が0になるという結果ですね。
うーん,逆だなぁ。
ゴメンなさい,答えになっていません。
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