| English | 意味 |
|---|---|
| real gas/rɪəl ɡæs/ | 実体気体 |
完全なモデルが破綻する場所
- 単純な気体の方程式はほぼ常に完璧に機能する。
- しかし、気体を強く圧縮したり冷やしたりすると、振る舞いが狂ってくる。
- 実際の粒子は体積を持ち、互いに引力を持つ。
- モデルが何时失效するかを知ることは、モデル自体を知ること以上に有用である。
2つの誤った仮定
- 理想モデルは粒子の体積がゼロで、引力がないと仮定している。
- 高圧力では、粒子自身の体積が無視できなくなる。
- 低温では、粒子間の引力が引き寄せ作用をする。
実際の気体が理想法則から逸脱する両方の理由を選択せよ。
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有限の分子体積と分子間引力が逸脱を引き起こす。
高圧力、低温
- 実在気体は、高圧力・低温域で最も理想から逸脱する。
- そこでは粒子が密集し、ゆっくり動く。
- 低圧力・高温域では、気体はほぼ理想気体として振る舞う。
実際の気体は...で理想的な振る舞いから最も大きく逸脱する。
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混雑（高圧）そして低速（低温）は、体積と引力が重要となる場所である。
低圧力および高温において、気体はほぼ理想的に振る舞う。
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広がり、高速で移動する分子は、体積や引力をほとんど感じない。
最も逸脱する気体
- 大きい分子は体積が大きいため、逸脱が大きい。
- 極性分子は引力が強いため、逸脱が大きい。
- 小型で非極性の気体（ヘリウムなど）は理想気体に最も近い。
どの気体が最も理想的に振る舞うか？
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小さく非極性のヘリウムは微小な体積と弱い引力を持つ。
極性分子は非極性分子よりも理想的な振る舞いからより大きく逸脱する。
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極性分子間の強い引力は逸脱を増大させる。
なぜ実在気体は、$PV = nRT$ が予測するよりも高圧力下で低い圧力を持つのか？
- 引力が分子を内側へ引き寄せ、壁への衝突を柔らかくする。
- そのため、測定される圧力は理想値より少し低くなる。
気体が非理想的になる時
各条件を、実際の気体がほぼ理想的に振る舞うか逸脱するかで分類せよ。
実際の分子間の引力は測定された圧力を...
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内向きの引き合いは壁への衝突を緩和し、圧力を低下させる。
実際の気体は、混み合っている（高 $P$ ）ときや遅い（低 $T$ ）ときに、理想条件の逆となる最も明確に逸脱します。重要な2つの補正があります：分子の有限な体積と、それらの間の引力です。また、小さく軽く非極性の気体ほど理想的な振る舞いをします。
実体気体は$PV = nRT$から逸脱します。これは分子が空間を占有し、互いに引力を持つためです。逸脱は高圧・低温で最も大きく、大きな分子や極性分子では最悪となります。低圧・高温、あるいは小さな非極性ガスにおいては、理想気体法則は良好に機能します。