構造 1.1 · 物質の微細構造への導入

HL焦点支援。最初の評価 2025；現在の指示書は取得済み；化学完全ガイドは未取得。残りのガイド、評価、実習要件は記録された保留状態のままとする。

前提条件：指定された数量と単位を読み取り、算術を使用し、以下のモデル条件に従う。各授業は独立した転移前に独自の方法を発展させる。

これらは元々または明示的に架空の教学例であり、実際の測定値や完了した評価対象学習者調査ではない。

この観察を説明するのは何か？

• 密閉された気体容器を加熱すると圧力が変化する。ケルビン温度（絶対温度）を用いるため、摂氏温度の比では圧力の変化を予測できない。
• まず予測を立てる。比較したい量や特徴を明記し、2つの説明を区別できる証拠は何かを決定せよ。

モデルを構築する

• 気体モデルにおいて、粒子はランダムに運動し、圧力は壁面での運動量移動によって生じる。理想気体方程式は、圧力、体積、物質量、絶対温度を結びつける。
• 絶対温度: ケルビンスケール上の温度；理想気体: 特定の簡略化仮定を持つ気体のモデル。

モデルを検証できる証拠を選ぶ

• 物質量と体積を一定に保った場合、圧力はケルビン温度に比例する。温度と物質量を一定に保った場合、圧力は体積に反比例する。関係を選択する前に、どの量が固定されているかを明記すること。
• 教師が設定した温度範囲および圧力限度を持つ承認済みの装置を使用する。熱平衡になるまで待って、ケルビン温度に対する圧力を記録する。自作の密閉容器を絶対に加熱しないこと。

既知の値から始める

• 既知の値と単位を明記する。このケースに適応する仮定を持つ関係式を選び、代入前に変形する。
• 既知：体積と物質量を一定にして、 100 K における圧力は 300 kPa。 330 K において、p2/p1=T2/T1。 p2=p1 T2/T1=100×330/300=110 kPa。 30 °C の上昇は 30 K の変化に相当するが、温度比には必ずケルビンを用いること。

例：

体積を一定にして、 120 K における圧力が 300 kPa である。これを 350 K における圧力として求めよ。同じ手順を用いる：既知量 → モデル → 関係式 → 代入 → 単位と解釈。

結論とその限界を確認する

• 理想気体は有効条件を持つモデルである。摂氏0度は分子運動のゼロを意味せず、内部エネルギーは圧力だけで決まるわけではない。
• 元の観察に戻り、結果が何を裏付けているか、どのような条件を前提としているかを説明し、対立する説明を検証する方法を一つ示す。

警告：

気体の圧力比には、常に摂氏温度を用いてよい。この主張は誤りである：理想気体は有効条件を持つモデルである。摂氏ゼロは分子運動のゼロではなく、内部エネルギーは圧力だけで決定されるものではない。

重要：

気体モデルと絶対温度：物質量と体積を一定に保った場合、圧力はケルビン温度に比例する。温度と物質量を一定に保った場合、圧力は体積に反比例する。関係を選択する前に、どの量が固定されているかを明記すること。