高校物理「気体の分子運動と圧力」力積の大きさと向き

高校物理「気体の分子運動と圧力」力積の大きさと向き

◆問題

質量ｍの気体分子が速さｖで右向きに運動しているとする。これらの分子は一辺の長さがｌの正方形の壁に垂直に弾性衝突して、跳ね返っている。このとき、つぎの問いに答えよ。

(1) １個の分子から壁が受ける力積の向きと大きさを求めよ。


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◆解説

この問題の気体分子の衝突前の速さはｖで、壁に対して垂直に跳ね返り、弾性衝突をするので、衝突後の速さは−ｖです。

力積は運動量の変化に等しいので、

ｍｖ−(−ｍｖ)＝２ｍｖ

気体分子は右向きに進んでいて、跳ね返って左向きに進むはずなので、気体分子が受けた力積は左向き。
作用・反作用によって、壁はその反対向きの力積を受けるので、壁が気体分子から受けた力積は右向きになります。

よって、「右向きに２ｍｖ」


次の問題→壁が時間ｔの間に受ける力積と圧力


◆関連項目
熱力学まとめ


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