統計力学で

容器の左半分に気体分子が集中していて、真ん中にあるしきりに穴をあけると全体に気体分子が広がる状況はよく統計力学で取り上げられますが、このときに穴の大きさを変えると、緩和時間はどのように変わるのでしょうか？穴が大きいほうが緩和時間は短いと思うのですが、なんでかわかりません。

No.2 ベストアンサー 回答者： Kemi33 回答日時： 2004/04/19 15:03

　専門外なんで間違ってるかもしれませんが，#1 さんがお書きなのはこう言う事ではないでしょうか。

等幅フォントで御覧下さい。

> 容器の左半分に気体分子が集中していて、
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　　・●を気体分子とします。

> 真ん中にあるしきりに穴をあけると全体に気体分子が広がる
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　　・穴をあけると気体分子（●）が通過していく。
　　・穴が小さいと１個づつしか通過できない。

> 穴が大きいほうが緩和時間は短い
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　　・穴が大きいと何個か一度に通過していく。

　結果，穴が大きい方が気体分子の移動が速く行われるため，緩和時間が短くなる。

No.1 回答者： sanori 回答日時： 2004/04/19 11:21

流体の流量は、穴の大きさ（＝通り道の太さ）に比例するからです。

水道管が太ければ、同じ速さで流れても、太さ（断面積）に比例して沢山の水を流すことができます。
・・・じゃ、理由になってないですか。

では、こんな例えはどうですか。

砂時計の上下の境界の穴の大きさを広げたとすると、砂は、穴の大きさに比例して早く落ちるようになります。
ここまではいいですか。

では、次にこれを考えましょう。
砂時計を横にして、左右に延々と振っていると、左右の部屋に砂が同じ量ずつ分かれます。
さて、最初、左側に全ての砂があった状況を考えましょう。
これを延々と左右に振ります。
境目の穴の大きさが大きいほど、左右に砂が分かれていく時間が早そうな気がしませんか？
そういうことですよ。