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断熱膨張の実験について
たびたびすみません。ある大きさの陽気に気体が入っています。
これを、ポンプで吸います。
すると温度が下がりました。
という実験なのですが、この場合、
pV=nRT
や
pV^γ=一定
の、pは下がっているんでうが、Vは大きくなっていると言っていいのでしょうか。それとも容器の大きさは変わらないのでVは固定なのでしょうか。
どうしてもなんで温度が下がるのか式が導き出せないのです。どうかよろしくお願いいたします。
2008-09-09 19:15の質問
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回答(2)
2.
2008-09-10 04:21:56
今忙しくてちゃんと答えていられませんが、
１．この設定では n が変わります。
２．この実験で、何が観測可能なのかの情報がないと答えられないように思います。まず、Ｐ，Ｔは正確に計れますか？
３．実験器具の名前を忘れましたが、ガラスのシリンダーに空気を入れて、「ふた」をして、それを引くような実験ができますよね。その、初期の体積をＶ１とします。ふたを引けばＶ２（＞Ｖ１）になります。ＮＩＰＯ．ＡＳＩＡさんの実験はそのＶ１部分だけを観測していると置き換えて考えることができるのではないでしょうか。こちらの系の方が物質のやりとりがない（ｎが変わらない）のでより考えやすいかもしれません。体積、質量など、示量性の量についてはＶ２／Ｖ１倍するだけなので、五十歩百歩かもしれないけれど。でも少なくともわたしには考えやすい(^^;)。
と、まずコメントしておいて、３で書いたような系で考えることにします。
まず、Ｖは増えますから、仕事をしています。（断熱とみなせるなら、断熱膨張になるはず。）
この場合 n を一定としてよい。P1,P2,V1,T1,T2 が観測可能としましょう。
PV=nRT の関係から V2 がわかりますね。あとは。。。全部わかるような気がしますけど、どうですか。
１．この設定では n が変わります。
２．この実験で、何が観測可能なのかの情報がないと答えられないように思います。まず、Ｐ，Ｔは正確に計れますか？
３．実験器具の名前を忘れましたが、ガラスのシリンダーに空気を入れて、「ふた」をして、それを引くような実験ができますよね。その、初期の体積をＶ１とします。ふたを引けばＶ２（＞Ｖ１）になります。ＮＩＰＯ．ＡＳＩＡさんの実験はそのＶ１部分だけを観測していると置き換えて考えることができるのではないでしょうか。こちらの系の方が物質のやりとりがない（ｎが変わらない）のでより考えやすいかもしれません。体積、質量など、示量性の量についてはＶ２／Ｖ１倍するだけなので、五十歩百歩かもしれないけれど。でも少なくともわたしには考えやすい(^^;)。
と、まずコメントしておいて、３で書いたような系で考えることにします。
まず、Ｖは増えますから、仕事をしています。（断熱とみなせるなら、断熱膨張になるはず。）
この場合 n を一定としてよい。P1,P2,V1,T1,T2 が観測可能としましょう。
PV=nRT の関係から V2 がわかりますね。あとは。。。全部わかるような気がしますけど、どうですか。
Thanks for your answering.
1.
2008-09-09 20:38:13
見かけの体積、つまり容器中の体積は変わりませんが、気体のモル数は減っているはずです。ポンプで容器中の空気を吸い出せば、容器内は真空状態に近づきます。
なお容器は絶対に凹まない程度に頑丈であるとします。
気体がうすくなれば分子数が減るのに比例して、分子間の運動エネルギー絶対量も減って温度が下がると考えればいいのでしょう。ポンプが内部の熱を吸い出すわけじゃないです。
この回答に対する諸氏のご批判を待つ。
なお容器は絶対に凹まない程度に頑丈であるとします。
気体がうすくなれば分子数が減るのに比例して、分子間の運動エネルギー絶対量も減って温度が下がると考えればいいのでしょう。ポンプが内部の熱を吸い出すわけじゃないです。
この回答に対する諸氏のご批判を待つ。
えっと、では、内部エネルギーだけが下がるのですか。
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コメント(6)
#1. ゾーロク
2008-09-10 07:20:26
>>1
エネルギーが下がる前に、容器体積内の気体を吸い出せば分子数が少なくなる、つまりモル数ｎが減少する。
標準状態で1モルの気体は22.4リットルですね。この中にある分子数がポンプで吸い出されて減るんです。
そのため分子の運動エネルギー総量が減るということ。
#2. オニキス
2008-09-10 16:51:39
情報が不足していて何ともいえないですが、ジュール・トムソン効果↓でしょうか。
http://homepage2.nifty.com/eman/thermo/jt_effect.h...
だとすると高校レベルで式を導出するのは難しいです。
#3. オニキス
2008-09-10 17:01:55
>>1,#1
エセ科学者さんは何のために回答に書くのでしょうか。質問は式の導出を聞いているのに、回答１の中身はその情報がないばかりか、
＞この回答に対する諸氏のご批判を待つ
って何ですか。質問者の立場をもう少し考えて下さい。そういうのは自分のブログとかでやることです。いつも訂正してもらえると思われると困るので、間違っているとだけ言っておきます。あなたは温度の定義からして理解できてません。
#4. ゾーロク
2008-09-11 09:51:50
意識して式は書かなかったのだ。
人の話を聞き、自分の頭で理屈を考えるのも科学のひとつ。
#5. オニキス
2008-09-11 14:23:51
#6. NIPO.ASIA
2008-09-12 22:25:49
