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5.6: 分子運動論:基本前提
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Chemistry

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Basic Postulates of Kinetic Molecular Theory: Particle Size, Energy, and Collision
 
書き起こし

5.6: 分子運動論:基本前提

経験的なものである理想気体の状態方程式は、気体の巨視的な特性間の関係を確立することにより、気体の挙動を記述します。 たとえば、 シャルルの法則では、体積と温度は直接関連すると規定されています。 したがって、気体は一定の圧力で加熱すると膨張します。 気体の法則は、巨視的な性質が相互にどのように変化するかを説明していますが、その背後にある根拠については説明していません。

分子運動論は、圧力や温度変化などの条件が変化したときに、分子レベルまたは原子レベルで気体粒子がどうなるかを理解するのに役立つ微視的モデルです。 1857 年に ルドルフ・クラウジウスが完全で満足のいく形の理論を発表しました。その理論は気体の挙動に関する何百もの実験的観察に基づいて開発された公理によって、さまざまな気体の法則を効果的に説明します。

この理論の際立った特徴は次のとおりです。

  1. 気体は、連続的に運動する粒子(原子または分子)で構成されており、直線的に移動し、他の分子や容器の壁に衝突した場合にのみ方向が変化します。
    標準的な温度と圧力で気体アルゴンの試料を検査します。 それによると、体積の0.01%しか原子が占めておらず、 2 つのアルゴン原子間の平均距離は 3.3 nm (アルゴンの原子半径は 0.097 nm )です。 原子間距離は、原子自体の寸法よりもはるかに大きいです。
  2. 気体を構成する分子は、それらの間の距離と比較して無視できるほど小さいです。 したがって、すべての気体粒子の総体積は、容器の総体積に対して無視できます。 粒子は、質量はあるが体積が無視できる「点」と見なされます。
  3. 容器内の気体によって生じます。圧力は、気体分子と容器の壁との衝突によって生じます。
  4. 気体分子は、互いにまたは容器の壁に引力や反発力を与えないため、衝突は弾性的です(エネルギー損失を伴わない)。
    弾性衝突中、衝突した粒子間でエネルギーが伝達されます。 なので、粒子の平均運動エネルギーは一定に保たれ、時間とともに変化することはありません。
  5. 気体分子の平均運動エネルギーは、気体のケルビン温度に比例します。
    すべての気体は、分子量に関係なく、同じ温度で同じ平均運動エネルギーを持ちます。

この文章は 、 Openstax, Chemistry 2e, 第 9.5 章 The Kinety-Molecular Theory から引用したものです。

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Kinetic Molecular Theory Gas Laws Assumptions Particle Size Energy Collision Negligible Size Compressible Constant Motion Elastic Collisions Energy Exchange Kinetic Energy Absolute Temperature

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