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物質の三態とは、個体・液体・気体なわけだけど、内部エネルギーとか分子の自由度など、物理分野や大学レベルのことも本来なら説明すべきだけど、ここでは、高校化学の範囲から逸脱せずに話しますね。でも、内部エネルギーには軽く触れさせて下さい。内部エネルギーは分子の持つ運動エネルギー+分子間の相互作用によるエネルギーです。理想気体では、分子間の相互作用はないと考えるので、内部エネルギー=運動エネルギーと考えてOKです。これは温度に比例します。つまり、温度は、分子の持つエネルギーの指標なのです。だから、物体に熱を加えると、個体→液体→気体と状態変化するし、逆に冷却すれば気体→液体→個体と変化するわけね。
- 個体…分子の持つ運動エネルギー«分子間の相互作用の関係。
分子(粒子)は、その場で振動している状態。因みに、この振動が完全に止まってしまう温度が絶対零度。
- 液体…分子の持つ運動エネルギー≈分子間の相互作用の関係。
分子(粒子)は、ある程度自由に動いて形を変えられるが、相互作用が働くので一塊になる状態。
- 気体…分子の持つ運動エネルギー»分子間の相互作用の関係。
分子(粒子)は、自由に動き回る状態。
上記の様に三態と言うものをエネルギー的に考えて下さいね。
気体の場合は、ボイルの法則(PV=一定)、シャルルの法則(V/T=一定)、気体の状態方程式(PV=nRT)という公式で表せるわけね。この辺りの詳しい説明は、物理公式で話しますね。で、今回、問題にするのは、気体分子が一部液体になってしまう場合のことなんです。実は、これって難しいんですよ。気体の問題でも上級編になります。そんなわけで、いつもの手書きの説明。
次回は、ここと関連のあるヘンリーの法則を説明します。
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