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剛体球分子の排除体積について。

体積ωの剛体急分子の排除体積μを求めよという問題があるのですが、1分子の体積ω=4πa^3/3 (分子の半径はa)とあらわすことができ、答えである1分子の排除体積がμ=4ωであることは分かったのですが、途中の経過がよく分かりません。 (途中によく分からない体積4π(2a)^3/3というのがありました。これは何の体積なんでしょう?) どなたか教えていただけないでしょうか? 分かりにくいかもしれませんがよろしくお願いします。

  • 化学
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回答No.1

2つの分子がくっついている場合を考えてください。剛体球ですから、2つの分子がそれ以下に近づくことはありません。 この場合にその2つの粒子を含む球(半径2a)の体積を求めると   4π(2a)^3/3 になります。これがお尋ねの体積です。 なお、この2つの粒子にとってはこの体積を使いたくても使えませので、排除すべき体積となりますが、求めたいのは1分子の排除体積なので、これを2で割ります。すると   排除体積 μ = 4π(2a)^3/3 / 2 = 4ω となります。

gindaco
質問者

補足

早速のご回答ありがとうございます。 解き方としては分かったのですが、最後のところで2で割るというのがどうもよく分かりません。 2つの分子がくっついているから2で割るのですか? この辺を詳しく教えてください。 お願いします。

その他の回答 (1)

回答No.2

>最後のところで2で割るというのがどうもよく分かりません。 片方の分子をAとしてもう一方をBをしましょう。体積 4π(2a)^3/3 は分子Aと分子Bが作る排除体積ですから、 (分子Aの排除体積)+(分子Bの排除体積)=4π(2a)^3/3 となります。分子Aと分子Bに違いはないので、 2×(分子の排除体積)=4π(2a)^3/3 (分子の排除体積)=4π(2a)^3/3 /2 となり、1分子の排除体積を求める際には2で割る必要があります。

gindaco
質問者

お礼

2つの分子の排除体積だから2で割るのですね。 よく分かりました。 詳細な説明ありがとうございます。

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