実在気体の排除体積について

質問

原子直径をdとすると、原子一個の排除体積は4×(4/3)π×(d/2)^3であるという記述がありました。最初の4の意味は何なんでしょうか？またなぜ排除体積は(4/3)π×(d/2)^3ではないのでしょうか？

回答No.1

noname#62864

２個の原子が衝突するときの原子間距離はdですね。つまり、２個目の原子は考えている原子の中心からdよりも接近することはできません。
すなわち、(4/3)π×d^3 の空間が考えている原子によって、２個目の原子の接近が阻害される空間です。
これは排除体積の２倍になります。なぜかといえば、上述の議論においては、基準となる原子を逆にして、２個目の原子を元にしても同じことになるために、(4/3)π×d^3 の空間は２個の原子によるものであると見なせるからです。
したがって、(4/3)π×d^3 を２で割ったのが原子1個の排除体積になります。

お礼

なるほど！
大変よく分かりました。ありがとうございます！