気体分子の運動について

質問

以下の文章が正しいか否か、という問いです
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理想気体では絶対温度が各気体分子の平均運動エネルギーに比例するので分子の質量が100倍になると分子の平均速度は1/10（十分の一）になる。
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これは正しいのでしょうか？そもそも速度は変化するのでしょうか。
よろしくお願いします。

回答No.2

Tann3 · ベストアンサー

意図するところは正しいのではないでしょうか。

　質量の違う複数の気体分子が存在する気体では、各分子が相互に衝突して、各分子の運動エネルギーが平均化するでしょう。
　その場合、各分子の運動エネルギーは、分子の質量を ｍ、速度を ｖ として

　　　　　Ｅ＝（１／２）ｍｖ＾２

と書けますので、質量が100倍の分子の速度は（1/10）になる、ということでしょう。

　ただし、ここでは、「理想気体では絶対温度が各気体分子の平均運動エネルギーに比例するので」というのは、論理的には不要だと思います。どの温度でも成立するものだと思いますので。
　「ある温度における平衡状態の理想気体では、基準となる気体分子の100倍の質量を持つ気体分子の平均速度は、基準となる気体分子の1/10（十分の一）である」ということでしょう。

　また、文章として、「分子の質量が100倍になると」というのは変ですね。

　ということで、論理的な科学論文の文章として正しいか、といわれれば、「論理的ではない」「論理的な文章としては問題がある」（間違いとまでは言えないが）ということになると思います。

お礼

アドバイスありがとうございます。
ある程度の知識を持って質問者の意図を汲み取って考えなければならないのですね。
速度についての記述がテキストをみても見つけられなくて混乱してしまい質問させて頂きました。
理想気体の概念から参考書などを読み直してもう一度復習してみます。
ありがとうございました。

回答No.3

yammy-j

> そもそも速度は変化するのでしょうか。

この手の○×問題は、往々にして物理の知識というよりも日本語の読解問題になってしまうことがある気がします。
「そもそも速度は変化するのでしょうか」という問いには「そもそも質量が変化するという仮定がおかしいのでは？」ということになるかと思います。

そんなわけで、問題文は以下の様に読み替えればよいのではないでしょうか？

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分子の質量がmの気体Aと分子の質量が100*mの気体Bがあったとする。
これらの気体を同じ温度Tに置いたとき気体Aの平均速度がvであったとする。
理想気体では絶対温度が各気体分子の平均運動エネルギーに比例するので気体Bの平均速度は0.1vである。
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お礼

アドバイスありがとうございます。
ある程度の知識を持って質問者の意図を汲み取って考えなければならないのですね。
理想気体の概念からもう一度復習してみます。
ありがとうございました。

回答No.1

TooManyBugs

正しいです。
変化します。

お礼

そうですか。
どうもです。