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圧力が2倍、3倍なら、体積は1/2、1/3

 注視器にガス(気体)を封じ切ってピストンを押していくと、気体の体積が
小さくはなりますが途中で押せなくなります。

これは注射器の中に入っているガス(気体)が分子運動をしており注射器の中からピストン側に衝突してピストンを押し戻す方向に力を加えているのです。
体積が小さくなると、単位時間あたりに分子がピストンに衝突する回数が増えますので、ピストンを押す力が大きくなるのです。外からピストンを押す力と
内側からピストンを戻す力が釣り合ったためにピストンがそれ以上押せなくなったのです。

実際に、同じ体積の水素や酸素や窒素や炭酸ガスを注射器に封じ込めて、同じようにピストンを押し込めると違いがあるでしょうか?

なんとなく最も軽く小さい分子の水素が小さくなる気がしますが・・・。

実験をしてみると分かりますが、どのガスも同じ体積で、圧力と体積の関係では気体に違いはないのです。これは、同じ温度、同じ圧力、同じ体積の気体は同じ数の分子を含んでいるというアボガドロの定数を考えてみればよく、ガスは違えども注射器の中には同数の分子が含まれています。同じ温度では分子量が小さい分子ほど大きな速度で運動していますが、それぞれの気体の分子が同じ速度で運動しているのであれば、重い分子の方が壁面を大きな力で押すはずです。でも、軽い分子の方が速度が大きいので、同じ分子数でも、重い分子と同じ大きさの力で壁に力を与え、同じ体積で同じ圧力となるのです。

気体の体積と加えた圧力の関係は、気体の種類に関係がなく反比例する。
(ボイルの法則)

ということは、圧力Pを2倍にすれば体積Vは 1/2 になり、圧力を3倍にすると体積は 1/3 になるのです。これが V = a / P (a = 定数)となりV と P が
反比例の関係になるのです。

ちなみにボイルは、1662年ボイルの法則を発表しましたがアボガドロの法則が知られていなかったので、単純に気体の体積は圧力に比例することを発見したのです。また、ボイルは真空ポンプを自分で作り、空気を抜いた容器の中だ
とトリチェリの水銀柱が引くなることだったり、半分に膨らんだ膀胱膜が大きくなることなども発見しているのです。

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 2011年6月27日 月曜日
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 何をやっても

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 周りからエネルギーを奪い

 答えではないモノを答えにしてしまう

 何かについて

 寝ても覚めても考えるようになったなら

 自分の中からエネルギーに湧き溢れ

 ひとりの時間にひらめきが降ってくる

(小田真嘉氏 成長のヒントブログより)

  by  との

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