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絶対零度

2011年1月 4日 17:23

 温度を下げていくと、体積がどんどん小さくなって計算上
体積がゼロになる温度(絶対温度 -273℃)があります。これ
以下の温度はないとされていますが、それはなぜなのでしょう
か?

注射器に気体を閉じ込めてピストンを押すと気体の体積は小さ
くなり、途中で動かなくなります。これは注射器の中の気体が
分子運度をしていて注射器の内側からピストンに衝突し、ピス
トンを押し戻す方向に力を加えています。体積が小さくなると
単位時間内にガス分子がピストンに衝突する回数が増えるため
ピストンを押し戻す力が大きくなります。こうして外からピス
トンを押す力と、内側からピストンを戻す力がつり合ったとこ
ろでピストンが止まります。
 次に、ピストンの圧力を一定にして注射器の中の気体の温度
を上昇させ膨張させてみます。気体の種類に係わらず、温度を
1℃上げると、0℃の時の体積の 1 / 273 ずつ膨張するシャル
ルの法則が働きます。実験した結果をグラフにして低温側に延
長していくと -273℃ で体積がゼロになってしまいます。

この分子の体積がゼロの状態を理想気体と考えると・・・・。

注射器の中の温度を冷却していくと次第に分子運動が弱くなり
分子がピストンに衝突する力も弱くなっていき、大気圧で押し
込まれ気体の体積が小さくなるのです。さらに冷やしていくと
やがて分子運動は無くなり分子が動かなくなるはずです。ここ
までくると気体の分子はピストンに衝突することがありません
ので大気圧によってピストンは最後まで押し込まれてしまいま
す。するとピストンとシリンダーの間に空間はなくなり密着し
ますので体積がゼロになります。
 この状態が気体の体積がゼロになる温度で、分子運動が止ま
ってしまう温度になります。分子運動が止まってしまえば、分
子の動きををそれ以上遅くすることはできませんので、温度も
下げられないこの温度が -273℃ の絶対零度になるのです。
絶対零度をゼロにした温度の目盛りをケルビン( K )の単位で
表し、 -273℃ は 0 K 、0℃ は 273 K 、100℃ は 373 K にな
ります。
 絶対温度を使い体積V と絶対温度T の関係をグラフにすると
原点を通る直線のグラフで表せます。このグラフは V = aT と
いう数式で表すことができますので、期待の体積は絶対温度に
比例するわけです(a = 定数)。
 ちなみに水素や酸素など、実際の気体を実在気体といいます。
高温低圧であれば実在気体は理想気体と同様の体積変化を示す
といわれます。


絶対零度近くの低温実験用液体リウムや 77Kでの低温実験用
液体窒素など川口液化ケミカル株式会社までご相談ください。
TEL 048-282-3665
E-mail : CutHere_info@klchem.co.jp

ありがとうございます

今日のさいたま市のお天気は?
 2011年1月4日 火曜日
 天気 はれ
 気温 7℃(PM6:00)

です。


「高く固い『壁』と、それにぶつかると割れてしまう『卵』が
 あるとき、僕はいつも『卵』の側にいる」
 村上春樹氏の名言
 (現在、大ヒット上映中『ノルウェイの森』の原作者)

ここでいう「壁」とは、この世を支配するシステムを意味します。
そして「卵」とは、そのシステムに評価されている私たちのこと
です。システムはいつだって結果しか見ようとしません。内面(心)
の美しさや、愛、真心は、二の次、三の次にされてしまう世の中です。
世間はあなたの出した結果について、とやかく言うばかりです。
けれど、宇宙の外から眺めてみれば、それであなたの魂の輝きが
くすんでしまうわけでも、よどんでしまうわけでもありません。
あなたは"あなた"なのですから。

だから、愛と真心をもって壁に立ち向かうあなたがいる限り
あなたの魂が、襲い来るシステムの壁を壊し、本当の自分に
出会えるのです。

 by との

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