実在気体の状態方程式を考えた場合、理想気体の状態方程式の体積から「気体

質問

実在気体の状態方程式を考えた場合、理想気体の状態方程式の体積から「気体分子自身の体積を除く」必要があるとあります。

しかし、理想気体の体積から気体分子自身の体積を取り除くと、気体分子と気体分子の間の真空部分が実質の体積ということになりませんか？真空部分が気体なんでしょうか？
理解が不十分かと思いますので、詳しい方ご教授お願いします。

回答No.4

htms42 · ベストアンサー

＃３
＞よく言う真空とは周囲の空間より気圧が低い状態のことになります。

「周囲よりも気圧が低い」というのは気体に対して使う言葉です。
気体分子が含まれている空間に対してのものです。

質問者様は分子と分子の間の空間に対して真空という言葉を使っておられます。
意味が異なります。
周囲よりも気圧が低い状態という捉え方ではありません。

ここで理解がずれていれば回答の他の部分もずれてきます。

ファンデルワールスの状態方程式で出てくる補正項の意味についての質問ですから理想気体の状態方程式だけで説明しようとしても無理なはずです。

回答No.3

mienaikuuki

気体の体積は前の人も書いていますが分子が存在する空間によって決まります。
よく言う真空とは周囲の空間より気圧が低い状態のことになります。
だから気体の体積とは分子が飛び回る空間そのものを指すことになります。
その空間内に存在する気体分子の密度が周囲より低ければ真空と言われることになります。

理想気体の状態方程式は温度を絶対零度まで下げてしまうと
体積がゼロになってしまうことは知っていると思います。

ところが体積がゼロになると言うことは気体分子の体積がない
ということになってしまいます。実際の気体は体積を小さくしていくと
そのうち液体、固体と変化してしまうことになります。
だから実際の気体は体積がゼロになることはありません。
だから気体の状態方程式は理想気体という条件が付くのだと思います。

気体とは気体を構成する分子が空間を飛び回っている状態を言うものと考え
飛び回っている分子の質量と速度からなる運動エネルギーによって
壁に衝突したときに作用する力が圧力になります。
分子の移動速度は温度によって決まります。
同じ空間内に存在する分子が多くなるほど衝突する機会が増えるので圧力は高くなります。
分子を体積が無視できる質点で考えても体積がある物体として考えても
同じ面積に同じ圧力を作用させていると考えることができるときは気体の体積に分子の体積を考慮する必要性はないと思います。

すると分子の体積を考慮しなければいけないような条件とは衝突する対象が分子よりも小さいとか
普通では考えられないような場合ではないでしょうか。

回答No.2

htms42

気体の体積は入れ物を指定しないと決まりません。
容器の内容積が気体の体積です。

その体積を気体の状態方程式の中に出てくる体積であるとしています。
理想気体の状態方程式でもファンデルワールスの状態方程式でも同じです。
理想気体の状態方程式はＰＶ＝ｎＲＴです。
気体分子運動論にしたがってこの式の出てくる道筋を考えると
「体積Ｖは分子が自由に動き回ることができる空間の大きさ」になっていることが分かります。
気体分子の大きさを問題にしなければいけない場面では分子が自由に動き回ることのできる空間が狭くなっています。容器の大きさで決まる体積と分子が自由に動き回ることのできる空間の広さとが一致しなくなるのです。
それが状態方程式の修正につながってきます。

気体分子と気体分子の間の真空部分が実質の体積であるということはどの場合でも成り立っています。
それを容器の大きさで決まる体積と同じとみていいかどうかという問題です。

回答No.1

noname#160321

>気体分子自身の体積を取り除くと、気体分子と気体分子の間の真空部分が実質の体積
…それは理想気体で分子を質点として解釈する場合だけでなく、実在気体の場合も分子間は完全に真空ですので、その点に関しては何の「差」もありません。