5.7
分子運動論と気体の状態方程式
ボイル シャルル アボガドロ ゲイ・リュサックによって 導かれた様々な ガス法則によって表現される 様々なガスの性質の観測は 運動分子理論に 概念的に従っています 気体によって及ぼされる圧力は 常に動いている 粒子が容器の壁に 衝突することによって生じます モル数と温度を 一定に保ったまま 容器の容積を小さくすると ガス粒子はより密になり 粒子間の間隔が狭くなります この小さな体積では ガスの密度と衝突頻度 分子と壁の衝突の頻度）が 増加します そのため ガスの 圧力は上昇します 圧力と体積の逆関係は ボイルの法則で 与えられます 一定の温度で容器に ガスのモル数を増やすと ガスの密度が増加し したがって衝突の 頻度が増加します 初期の圧力を維持するためには 体積が膨張しなければなりません この体積とモル数の 直接的な関係は アボガドロの法則で 与えられます ここで モル数を一定に保ち 温度を上げた場合を 考えてみましょう 気体粒子の 平均運動エネルギーは 温度に比例して増加するので 粒子はより頻繁に より強く衝突します 体積を一定にして 温度を上げると ガスの密度や 衝突回数が増え 圧力が上昇します 圧力と温度の 直接的な関係は ゲイ・リュサックの法則で 与えられます 一方 圧力が一定でモル数が 一定のままであれば 衝突をより大きな 表面積に広げるために 温度の上昇には 体積の増加を 伴わなければなりません 体積と温度の間の この直接的な関係は シャルルの法則によって 与えられています 最後に 運動分子理論によれば 気体の粒子は互いに引き合ったり 反発したりすることはありません 異なるガスの混合物では 成分は独立して作用し 個々の圧力は 他のガスの存在によって 影響を受けません 混合物の合計圧力は したがって 個々の部分圧力の合計です これがダルトンの法則です
著作権 © 2026 MyJoVE Corporation. 無断転載を禁じます。