理想気体からのずれ

質問

ある気体Xは圧力を上げていくと体積は、はじめは減少したが、さらに高い圧力をかけると逆に増加した。この理由を答えなさい。

という問題なのですが、分かりません。答は「圧力を上げていくとはじめは分子間力が働くため、収縮して体積が小さくなるが、さらに圧力を上げると、分子自体の体積が影響力を増して体積が大きくなる。」です。

「分子自体の体積が影響力を増す」事は分かるのですが、そうするとなぜ体積が大きくなるのでしょうか。分かりやすく、簡単に教えてください。

回答No.2

ht1914 · ベストアンサー

圧力を大きくしていくと体積は小さくなります。一度減った体積が増加に転じるということはありません。
よく教科書に圧力を変えていったときのグラフが載っています。徐々に増加していくグラフもありますが一度値が小さくなってから大きくなっているグラフもあります。これは横軸はＰ（圧力）ですが縦軸はＰＶ（圧力×体積）です。（ＰＶ／ＲＴの場合が多いと思いますがＰＶで説明します。）
１気圧の圧力を２，３，１０，・・・と変えていったときに体積が１／２，１／３，１／１０，・・・と変わっていけばＰＶ＝一定です。グラフはＰ軸に平行な直線になります。所が１／１０とならずに１／９．５ぐらいになったとするとどうでしょう。グラフはＰＶ＝一定の線よりも上に出ます。逆に１／１０ではなくて１／１０．５ぐらいになればどうでしょう。グラフはＰＶ＝一定の線よりも下に来ます。
どちらの場合も減っているのですが減り方に違いがあるのです。これは温度によって変わります。低温でやると一度減ります。高温でやるとそのまま増加します。どちらでやってもＰ→∞で原点から引いた直線に近づいていきます。ＰＶがＰに比例するということですから体積は変わらないという意味になります。この体積はもうこれ以上圧縮できない時の体積に対応します。（圧縮によって液化が起こる場合には不連続なグラフになってしまいます。）

問題文が間違っていると思います。縦軸がＰＶまたはＰＶ／ＲＴです。教科書にグラフが載っていると思いますからチェックしてみて下さい。減少、増加ではなくて減少の仕方がボイルの法則で予想されるよりも強いか弱いかです。
ボイルの法則で予想されるよりも減少が強い場合は分子間力の効果が出ています。ボイルの法則で予想されるよりも減少が弱い場合は分子の体積が関係しています。
高温、低温といっても物質ごとに違います。０℃は二酸化炭素にとっては高温ではありませんが水素やヘリウムにとっては高温です。簡単なイメージでいうと次のようになります。気体の法則は気体に対して当てはまります。気体と液体の移り変わる温度（＝沸点）からどれだけ離れているか（何倍離れているか）で高温、低温が決まると考えていいでしょう。

お礼

問題文というか僕のタイプミスでした。どうもありがとうございました。理解できました。

回答No.3

at06

たぶん、「理想気体と比べて」という意味だと思います。
標準問題精講で同じ問題を見た覚えがあるので…

お礼

ありがとうございます。「理想気体と比べて」という意味でした。
ちなみにこれは、学校で配布しているニュークローバルという問題集です。

回答No.1

hanp_1988_emer

理想気体の定義は、
「分子間力無視」「分子の体積無視」です。
このときに、PV/NRT＝１が達成されます。
分子自体の体積を無視している、つまり一番最初には（分子自体の体積）＝０です。これが、無視できなくなっているのです。つまり、（分子自体の体積）＞０となり、体積が増えるのです。
理想気体からずれる理由、は以上の通りです。ただ、書かれている問題がちょっとおかしい気がするのですが、気体Xの圧力を上げれば、同温ならばボイルの法則で体積は減少します。

補足

ありがとうございました。

僕のタイトルの付け方がおかしかったです。問題はあっています。僕もNO1さんのように思ったので質問しました。