空気について

質問

(1)空気の内訳は窒素、酸素等ですが、それらの分子と分子の間に隙間等はあるのでしょうか？
(2)空気を熱したとき、空気が膨らむのは、分子のレベルで、どのような変化が起きているのでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.3

noname#160321 · ベストアンサー

実際には酸素や窒素などの二原子分子では熱エネルギーは結合の伸縮や互いに相手の周りを回る回転運動にも振り分けられます。
これに対してアルゴンは「単原子」分子ですのでエネルギーとしては遠紫外線で電子が励起される以外は運動のエネルギーしか「持てません」。
温度が上がって速度が速くなると言うよりも、温度が高いと言うこと自体が分子運動が激しいと言うべきなのです。
その運動エネルギーは「加熱手段」から貰ったエネルギーなのです。酸素や窒素では赤外線を吸収できますのでそれから内部伸縮のエネルギーを受け取り、それが壁(他の分子でも良い)に当たると速度の上昇につながります。
アルゴンなどでは接触でしかエネルギーを貰えません。熱伝導では熱源の表面原子が激しく動いている部分と接触してはじき飛ばされます。
エネルギーの中で分子のランダムな運動エネルギーは一番「質の悪い」エネルギーで純粋に「熱」としてしか利用できません。
この熱エネルギーの指標がつまり温度というわけです。
分かり難くて済みません。

お礼

度々の、また早速のご回答ありがとうございます。
理解できるよう勉強してみます。

回答No.2

noname#160321

＃１様のお答えに補充すると。
温度が上がるとは分子の(アルゴン原子もあるけど)飛行速度が上がり、壁にぶつかる力(圧力)が上がり、系外の圧力と等しくなるところまで膨張する。ということです。

お礼

ご回答頂きまして、ありがとうございます。
不躾ですが、追加の質問をさせて頂いて宜しいでしょうか？
○温度が上がると、飛行速度は、なぜ早くなるのでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.1

noname#62864

＞(1)空気の内訳は窒素、酸素等ですが、それらの分子と分子の間に隙間等はあるのでしょうか？
体積のほとんどが隙間です。液体や固体と気体との体積差は全て隙間の増大によるものと考えて良いでしょう。

＞2)空気を熱したとき、空気が膨らむのは、分子のレベルで、どのような変化が起きているのでしょうか？
温度の上昇とともに、分子の運動が激しくなり、運動速度が速くなっています。結果的に分子間の隙間が温度上昇とともに増大し、気体の体積が増大します。

お礼

早々の、ご回答頂きありがとうございます。
追加の質問をさせて頂いて宜しいでしょうか？
(3)空気の成分の体積比は窒素：酸素が８：２と言われてますが、隙間がほとんどですと、正確に言うとそうではないということでしょうか？
(4)分子の運動とは、どのような運動なのでしょうか？