ぶっしつモデルと運動論的分子論の違い
ぶっしつモデルと運動論的分子論の違い
物質の粒子モデルとは、あらゆる物質中に存在する原子、分子、イオンの配置を説明するために用いられるモデルである。分子運動論は、気体の物理的性質を説明するために用いられる理論である。物質の粒子モデルと運動論的分子論の重要な違いは、粒子モデルが物質の固相、液相、気相の性質を記述するのに対して、運動論的分子論は気体の性質を記述することである。
カタログ
1. 概要と主な相違点 2. 物質の粒子モデルとは 3. 分子運動論とは 4. 横並び比較 - 表形式の物質の粒子モデルと分子運動論 5. まとめ
物質の粒子モデルは何ですか？
物質の粒子モデルとは、物質のいずれかの相における粒子（原子、分子、イオン）の配置を説明するモデルである。どんな物質にも大きく分けて、固相、液相、気相の3つの相が存在することがあります。という概念を表現したのが粒子モデルです。
- すべての物質は小さな粒子でできています。
- この小さな粒子は、常に動いているのです。
- この粒子と粒子の間には隙間があります。
- 物質が加熱されると、粒子の運動が活発になる。
図1：物質の3つのステージ
固相
固相とは、物質の粒子（固体を構成する原子、分子、イオン）が強固に結合している相のことである。そのため、粒子がぎっしりと詰まっている。粒子と粒子の間には小さな隙間があります。粒子間には強い分子間相互作用がある。これらの特性により、ソリッドは特殊な形状をしている。粒子が密着しているため、粒子の動きはほとんど無視できる（振動が観察されることがほとんどで、粒子は特定の位置に留まっている）。固体が一定の形状を得ると、体積も一定になる。液体や気体に比べて、固体は非常に高い密度を持っています。
液相
液相は、物質中の粒子が密に詰まった相ですが、固体のように密に詰まっているわけではありません。粒子と粒子の間の空間は、固体に比べて大きく、気体に比べて小さい。粒子は自由に動くことができます。液体は明確な形を持たず、その液体が入っている容器の形を獲得する。液体の密度は、固体より小さく、気体より大きい。しかし、粒子が密に詰まっているため、液体の体積は一定である。
気相
気相とは、粒子がランダムな方向に連続的に移動する物質の相のことである。その結果、ガスの粒子と粒子の間に大きな空間ができる。この粒子が、ガスの入っている密閉容器を満たしているのです。そして、気体は容器の体積を得る。気体の密度は、固体や液体の密度に比べてはるかに小さい。
運動論的分子論は何ですか？
分子運動論とは、気体の物性を分子レベルで記述する理論である。分子運動論の概念は以下の通りである。
- 気体には、不規則に運動する粒子が含まれています。
- これらの粒子は、互いに○○○○に衝突している。コリジ***は完全に伸縮します。
- 気体分子の体積は、気体が入っている容器の体積に比べれば、ごくわずかである。しかし、この粒子には○○○○○の質量がある。
- 気体分子間には分子間力が存在しない。
- 気体の平均運動エネルギーは、気体の絶対温度に比例する。
図2：ガス粒子同士の純粋な衝突
気体分子の運動エネルギーと速度の関係は、次のように与えられる。
KE=½.mv2
ここで、KEは運動エネルギー、mはガス粒子の質量、vはガス分子の平均速度である。しかし、これらのパラメーターを測定することは困難であるため、以下のように式を修正する。
KE=3/2.kBT
ここで、KEは運動エネルギー、kBはボルツマン定数（1.381×10-23m2 kg s-2kg-1）、Tは気体の絶対温度（ケルビン単位）である。この式は、気体の運動エネルギーが気体の絶対温度に比例することを示す。
物質の粒子モデルと運動論的分子論の違い
| 物質の粒子モデルと分子動力学理論 | |
| 物質の粒子モデルとは、物質のある相における粒子（原子、分子、イオン）の配置を説明するモデルである。 | 分子運動論とは、気体の物性を分子レベルで示す理論である。 |
| コンポーネント | |
| 物質の粒子モデルとは、物質の固相、液相、気相の性質を説明するものである。 | 分子動力学は気体の性質を記述する理論です。 |
| 内容 | |
| 物質の粒子モデルとは、固体、液体、気体の中の粒子の配置を説明するものである。 | 分子動力学は、気体の運動エネルギーとその他の性質の関係を説明する理論です。 |
概要 - ぶっしつモデル vs. 運動論的分子論
物質のさまざまな物理的性質を説明するのが、粒子モデルや分子動力学理論である。粒子モデルとは、物質のある相における粒子（原子、分子、イオン）の配置を説明するモデルである。分子運動論は、気体の運動エネルギーとその他の性質の関係を記述したものである。物質の粒子モデルと運動論的分子論の重要な違いは、粒子モデルが物質の固相、液相、気相の性質を記述するのに対して、運動論的分子論は気体の性質を記述することである。
引用
1 "Particle Models for Solids, Liquids and Gases", Chemstuff, 8 June 2012, available here.ベイカー、リース"粒子モデルとは何か - 固体・液体・気体のガイド", Owlocation, Owlocation, 2016年6月14日, こちらからご覧いただけます。歌詞です。"Molecular Kinetic Theory of Gases" Chemistry Library, Library, 2 October 2016, available here. 2 Baker, Rees."粒子モデルとは何か - 固体・液体・気体のガイド" オウロケーション、2016年6月14日、tr.歌詞です。"気体の分子運動論" 化学図書室、図書室、2016年10月2日
- 2020-10-23 17:56 に公開
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- 分類：科学
