理想気体の状態方程式が成り立つ条件は?実在気体と比較する。プログラミングの記事を書きます。理想気体の状態方程式が成り立つ条件は?実在気体と比較する。理想気体の状態方程式が成り立つ条件は?実在気体と比較する。-korokoro理想気体の状態方程式\(pV=nRT\)を使って、気体の問題について考えた経験はありますか?カマキリ僕は毎日考えています。理想気体が成り立つ”仮定”も含めて、理想気体の状態方程式\(pV=nRT\)の解説をします(^^)※過去にも状態方程式という記事を書きましたが、熱力学の分野でももう一度おさらいする形になります。このような「理想気体」というものは、そもそも存在しない。関係式は下記のように書けます。(1)\end{align*}(1)式はもともとは、ボイルの法則\begin{align*}PV=一定\end{align*}と、シャルルの法則\begin{align*}\frac{V}{T}=一定\end{align*}とを気体定数\(R\)というのを導入して、ひとつの式まとめたものです。個人的に「状態方程式」と言わずに、あえて「理想気体の」と付けて、しっかり前提条件を暗に含めて語るように心がけていますね。それは、「理想気体の状態方程式」は次のような仮定のもと成立している式であると理解されているからである。理想気体が成り立つ条件は以下の2つです。(1)分子間力を考慮しないこれは、その名の通り分子間力を考慮していないので、たとえ分子同士が接近してもやはり「分子間力を考慮しない」と言う意味であり、”希薄な状態”であるを指しています。”希薄な状態”とは多くは気体などのことである。水などは分子同士があまりにも接近しているため、分子間力を考慮しなくてはならず、その時点で「理想」とはかけ離れているので、「理想気体の状態方程式」を適用することはできない。ひとつ、分子間力が無視できる場合は、「温度が高い状態」の時です。希薄と言っても、当然粒子同士はある確率で接近するわけで、その場合でも分子間力を考慮しないという意味だけではなく、粒子同士が接近しても運動エネルギーが大きいため、分子間力を感じることなく引力を振り切ってしまいます。そのような状態であれば、分子間力は無視されます。(2)粒子の大きさが体積に比べて十分小さい\(PV=nRT\)の\(V\)は粒子の大きさを考慮されているでしょうか?答えは、考慮されておらず、単に閉じた空間の体積のみを指しています。いう意味で、粒子数が大きくなると(希薄でなくなると)、全粒子の体積(\(b\)とする)は、閉じた空間の体積\(V\)に対して無視できなくなります。理想気体を考えている以上は、粒子の大きさは無視できるほど希薄であると考えている。理想気体の状態方程式\(pV=nRT\)は、上記2つの仮定の上で成り立っていることをよーーく覚えておきましょう!!カマキリ水にpV=nRTとか使ったらダメだということです。このような「理想気体」というものは、そもそも存在しない。存在しないからと言って愕然とすることはなく、多くの気体における現象は「理想気体」として扱っても実現象を再現しうるのです。物理現象を理解する上で(3)式のようにシンプルな関係式を使って現象を理解すれば、それで十分なのです。何も複雑に考えて、物理現象を理解しようとしても無駄な場合も多いです。少ない情報で、多くのことを理解できれば、むしろその方が賢いやり方であることを肝に銘じつつ、(1)式が成り立つのは(1)(2)の2つの仮定が十分成立すると考えられるときであるというのを認識しておけば良いのです。(1)(2)が成り立たない場合は、(1)式を補正するれば良いだけだと、軽い気持ちで考えておけば良いでしょう。理想気体と実在気体を比較すると?では、理想気体と実在気体を表にして比較してみます。※\(pV=nRT\)は成り立たない下記の記事をお読みください実在気体である場合は以下の2つを考慮するということですね。(1)分子間力を考慮する場合(2)分子の大きさを考慮する場合2つの仮定が成り立たない実在気体の場合はどう考えればよいのでしょうか?気になる方は下記の記事をお読みください(^^)/前回の記事はこちら実在気体を考えるときに使う気体の状態方程式は何か。定積比熱と定圧比熱の温度依存性について!多項式で近似する。-【CAE解析の目的とは?】CAEは実機の代替えなのか?精度を無視してパラメータスタディすることは意味がないのか?【Udemyがお勧め理由5つ】プログラミングを勉強するなら動画学習おすすめ【まとめ】比熱の温度依存性について。古典論と量子論から理解する。【理想気体の比熱の温度依存性(7)】シュレディンガー方程式の極座標表記(2原子分子)から動径方向だけを抽出しようコメントを残すコメントをキャンセルプロフィールカマキリ(^^)大学以上の物理を勉強してブログに書いていきます。大学の専攻は物性理論で、Fortranを使って数値計算をしていました。CAE解析(流体解析)・毎日note更新しています。内容は、「現在勉強中の内容」「日々思ったこと」を書いています。1DCAEの操作方法などを動画にしています。youtube・Qiitaではプログラミング言語の基本的な内容をまとめています。(10)ブログをメールで購読メールアドレスを記入して購読すれば、更新をメールで受信できます。