2023年06月30日

高校物理「熱力学」窒素分子の運動・圧力C

高校物理「熱力学」窒素分子の運動・圧力C

◆問題

窒素分子の運動について、次の問いに答えよ。ただし、N=14,アボガドロ定数を6.0×1023、気体定数を8.3[J/(mol・K)]、√24.9≒5.0とする。

(1) 窒素分子1個の質量は何kgか?

(2) 7℃における窒素分子の二乗平均速度は何m/sか?

(3) (2)の速さの窒素分子1個が、容器の壁に垂直に弾性衝突して跳ね返るとき、壁に与える力積の大きさを求めよ。

(4) この条件の窒素分子が、容器の壁に衝突するとき、1気圧(1.0×105Pa)の圧力を生じるためには、1m2あたり毎秒何個の窒素分子が衝突すればよいか求めよ。


↓(4)の解答解説はお知らせの下↓


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◆解説

1.0×105Paの圧力なので、1m2に1.0×105Nの力が加わればよいですね。

さらに、1秒あたりの力積で考えると、1.0×105N・sですね。

これが1.0×105Paの圧力を生じるために必要な力積となります。

窒素子1個が壁に与える力積は、(3)で求めたように、4.66×10-23[N・s]なので、何個分で1.0×105N・sになるかを考えればOK!というわけです。

求める分子数をnとすると、

n=1.0×105N・s÷4.66×10-23
 =(1/4.66)×1028
 =0.214…×1028
 ≒2.14×1027

有効数字を2ケタとすれば、2.1×1027


(1)に戻る


◆関連項目
熱力学まとめ


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posted by えま at 19:00| Comment(0) | TrackBack(0) | 高校物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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