分子運動と気体の状態方程式 ～気体の状態方程式を分子運動から理解しよう～

説明：
気体の分子運動から，気体の状態方程式を理解するためのページです。
●簡単のために気体分子はお互いに衝突しないものとし，分子の速さは全て同じとしています（実際の気体はお互いに衝突し速さはマックスウェル・ボルツマン分布となります）。
●分子は絶対温度Tに比例した運動エネルギーを持ちますので，分子の速さは絶対温度の平方根に比例するようにしています。
●ピストンの位置は分子の衝突による力と重力によって上下し，それらの力がつり合うところで体積がほぼ一定の平衡状態になります。
●「T」（赤）のスライドバーで絶対温度を変えることができます。初めの値は100で，0から300の範囲で変えることができます。「ｔ」はセ氏温度を表しています。
●「p」（緑）のスライドバーでピストンの重さを変えて圧力の増減ができます。初めの値は100で，0から200の範囲で変えることができます。
●「N」（青）のスライドバーでシリンダ内の気体分子の数を変えることができます。初めの値は100で，0から200の範囲で変えることができます。
●「V」の値は気体の体積を表します。分子の衝突が乱雑なために値が揺らぐので，一定時間の平均の値で示しています。
●気体の状態方程式 pV=NkT(=nRT) において，ほぼボルツマン定数k=1となるようにモデル化しています。多数の分子の衝突によって体積が決まる様子から，気体の状態方程式やボイル・シャルルの法則の成立する理由を見ることができます。

Copyright 2019 KATO, Noriyoshi