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気体の分子運動論

気体分子1個が壁に弾性衝突するときの力積より気体の運動エネルギーを求める。
$\displaystyle f\Delta t$ $\textstyle =$ $\displaystyle mv_x - ( - mv_x ) = 2mv_x$ (1)
$\displaystyle N$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{{v_x t}}{{2L}}  壁への衝突回数$ (2)
$\displaystyle ft$ $\textstyle =$ $\displaystyle 2mv_x \times \frac{{v_x t}}{{2L}} = m\frac{{v_x ^{\rm 2} }}{L}t$ (3)
$\displaystyle v_x^2$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{1}{3}\overline v ^2  速度の等方性より$ (4)
$\displaystyle ft$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{{m\overline v ^{\rm 2} }}{{{\rm 3}L}}t  f = \frac{{m\overline v ^{\rm 2} }}{{{\rm 3}L}}$ (5)
$\displaystyle F$ $\textstyle =$ $\displaystyle N\frac{{m\overline v ^{\rm 2} }}{{{\rm 3}L}} F = N_0 \frac{{m\overline v ^{\rm 2} }}{{{\rm 3}L}}  アボガドロ数個 N_0 1(mol)$ (6)
$\displaystyle p$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{F}{{L^2 }} = \frac{{N_0 m\overline v ^{\rm 2} }}{{{\rm 3}L^{\rm 3} }} = \frac{{N_0 m\overline v ^{\rm 2} }}{{3V}}$ (7)
$\displaystyle pV$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{2}{3}N_0 \left( {\frac{{m\overline v ^{\rm 2} }}{2}} \right)$ (8)
$\displaystyle pV$ $\textstyle =$ $\displaystyle RT     1(mol)$ (9)
$\displaystyle RT$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{2}{3}N_0 \left( {\frac{{m\overline v ^{\rm 2} }}{2}} \right)$ (10)
$\displaystyle \frac{{m\overline v ^{\rm 2} }}{2}$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{3}{2}\frac{{RT}}{{N_0 }} = \frac{3}{2}kT 気体分子1個の運動エネルギー$ (11)
$\displaystyle \sqrt {\overline {v^2 } }$ $\textstyle =$ $\displaystyle \sqrt {\frac{{3R}}{{mN_0 }}T} = \sqrt {\frac{{3R}}{{M \times 10^{ - 3} }}T}   2乗平均速度 M:分子量$ (12)
$\displaystyle k$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{R}{{N_0 }}   ボルツマン係数$ (13)
$\displaystyle U$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{{m\overline v ^{\rm 2} }}{2} \times N_0 = \frac{3}{2}RT  1(mol)$ (14)
$\displaystyle U$ $\textstyle =$ $\displaystyle \frac{3}{2}nRT  n(mol)$ (15)


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Sadahiko TOKIDA
平成14年6月21日