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弾性衝突するのは理想気体だけですか?

かっちゃんぺ4さん

2014/9/2200:15:02

弾性衝突するのは理想気体だけですか?

実在気体は弾性衝突するのでしょうか?

お願いします。

閲覧数:
174
回答数:
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ベストアンサーに選ばれた回答

for********さん

2014/9/2214:38:33

理想気体だけだね。何がしかの実在の気体では無理だ。だから気体分子運動論を議論するときに「理想気体」という仮想物質を導入するの(笑)。実際の気体を形成している粒子(原子や分子)はみな同じ速度で動いているのではなく結構バラバラに動いている。温度によって粒子の平均の速さは示せる。この粒子の平均の速度をv_a、粒子の平均の重量をm_aとすると、
(1/2 )m_a*(v_a)^2 ∝ K_B*T
K_B:ボルツマン定数(1.38×10^-38[J/K])、T:絶対温度
の関係がある。
まあとにかく粒子の平均の速度の2乗に比例して温度は下がったり上がったりする。
そして大概の粒子は分子で存在して、空気ならN_2、O_2から成り立つ。これが分子内でも相当に振動している。しかもファンデルワールス力のような分子間力も働く。ぐにゃぐにゃしている物が一定の束縛力を受けた状況での衝突なので弾性衝突は無理だ。それ同士がぶつかり合っても完全弾性衝突にはならない。どこかでエネルギが過剰に奪う取られたり、逆にもらわれたりするもする。また、衝突してもたいしてエネルギーのやり取りが行われないこともある。気体全体として見れば衝突によってエネルギーの減った分子もあれば、増えた分子もあるから全体のエネルギーは変わらない。だから温度も変わらないことになるけれどね。

身近な例で一番非弾性衝突が酷いのは水蒸気じゃないかな。水分子はH_2Oなんだけれどほとんどが水素結合で水分子がさらにペアで存在して、少しは4〜5個のクラスターというグループも存在している。このペアやグループが衝突すると分離再結合が起こるから、粒子とみなしたら質量まで変わってしまう。だから全くの非弾性衝突になる。

質問した人からのコメント

2014/9/23 01:23:05

おー!!

詳しく、分かりやすく説明ありがとうございます。

納得できました。

ベストアンサー以外の回答

1〜1件/1件中

nom********さん

2014/9/2203:56:48

もし、現実の気体が弾性衝突しないのなら、非弾性衝突によりエネルギーが減ります。気体分子は速いので(衝突回数が多いので)わずかなエネルギーの減少でもすぐにエネルギーがなくなります。エネルギー=温度なので、すぐに温度が下がります。

しかし現実の気体は、すぐに温度は減りませんよね。よって実在気体は弾性衝突していると考えます。

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