Chemistry Labs

国際化学オリンピック · 2006年

問題

  1. 問題 1アボガドロ数。アルゴンガス中に球状の水滴が分散している。27 ∘C27\ ^\circ\mathrm{C} で各水滴の直径は 1.0 μ\mum でアルゴンと衝突する(水滴同士の衝突はないとする)。27 ∘C27\ ^\circ\mathrm{C} での水滴の二乗平均速度は 0.50 cm s−10.50\ \mathrm{cm\ s^{-1}} と測定された。水滴の密度は 1.0 g cm−3^{-3}。(1.1) 27 ∘C27\ ^\circ\mathrm{C} における水滴の平均運動エネルギー(mv2/2m v^2/2)を求めよ。球の体積は 43πr3\frac{4}{3}\pi r^3。温度が変わると水滴の大きさと速度も変わる。0 ∘C0\ ^\circ\mathrm{C} から 100 ∘C100\ ^\circ\mathrm{C} の間で平均運動エネルギーは温度の1次関数であり、0 ∘C0\ ^\circ\mathrm{C} 以下でも線形を保ち絶対零度(−273 ∘C-273\ ^\circ\mathrm{C})で0になると仮定する。熱平衡では粒子の質量によらず平均運動エネルギーは等しい(等分配則)。アルゴンガス(原子量40)の定積比熱は 0.31 J g−1 K−10.31\ \mathrm{J\ g^{-1}\ K^{-1}} である。(1.2) 理想気体の状態方程式、気体定数、Boltzmann 定数を用いずにアボガドロ数を計算せよ。解答: 1