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理想気体の状態方程式について
共通テストの予想問題集の化学で「固体のドライアイスが、27℃、1.00×10^5(Pa)のもとですべて気体に変化したとすると、体積はもとの何倍になるか。ただし、ドライアイスの密度は1.6(g/cm^3)とし、気体定数はR=8.3×10^3(単位は省略)とする。(気体は実在気体とことわりがない限り、理想気体として扱うという指示があります。)」という問題がありました。解答解説では、状態方程式を用いるときに、圧力の部分で1.00×10^5の値を使っていました。 この値は、昇華が起きてる周りの圧力の話で、二酸化炭素の圧力はまた別ではないのですか？それとも昇華したら同じ圧力になるのでしょうか？現象や状態方程式の根本をまったく理解できていないのがバレる恥ずかしい質問ですが、回答よろしくお願いします。
- powerful（@shoyu171）
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二酸化炭素ガスの体積とは 例えば、伸縮自在の超薄い膜(膜が伸びても縮んでも、膜は内部のガスの圧力に一切影響を与えないものとする)で ドライアイスをピッタリ包み込んで その状態からドライアイスを昇華させた時の膜内部の体積の事です もう少し現実に近づけるなら 二酸化炭素ガスは空気と混ざらす 一つのまとまりを維持するのものと仮定して 二酸化炭素ガスと大気には境界面ができますよね この境界面内部の体積の事を指します (実際には、二酸化炭素ガスは拡散していく過程で大気と混ざる事になるのですが、混ざった状態からドライアイス由来のガスだけを集め直して、ひとまとまりにして、または冒頭の超薄い膜に入れる、と言う事をすれば ドライアイス由来のガスが大気が混じっていない状態で体積を考えても、大気と混じっている時の体積を考えても、両者に違いはないと言う事になります)
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- maskoto
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密閉容器と言うことなら話はまた別になるのですが… 題意は大気中にドライアイス由来の二酸化炭素ガスが拡がっていくと言う事になりますから 仮に二酸化炭素ガスは大気と混じらないとして ガスが大気の圧力より低いと 圧力差によりガスのまとまりは、大気から押されて縮こまる事になります (ガスは縮こまるほど気圧が上がる) この収縮は力(圧力)が釣り合うまで続く事になるので 二酸化炭素ガスの収縮は、大気圧と同じ圧力になると収まる事になります 反対にガスの圧力が大気圧より高いなら 同じく圧力(力)の差により、ガスは大気を押します すると、ガスは更に拡がる(膨張する)事になり 膨張すれば圧力は下がって来ますから 二酸化炭素ガスが膨張して大気圧と等しくなるまでこの現象が続く事になります この事から、安定した状態(変化がおさまった状態)は二酸化炭素ガスの圧力が大気圧と等しい状態と言う事になり、 二酸化炭素の気圧＝大気圧 とみなして、二酸化炭素が安定した状態で考える事になります (腑に落ちない点があれば補足コメントをください)
補足
わかりやすい説明ありがとうございます。圧力に関しては完全に理解しました! 読んでいて新たな疑問ができたのですが、この場合気体の体積とは何を表しているのでしょうか？密閉されてなかったら分子はどこまでも拡がっていってしまうように思われます。そもそも気体の体積とは？という疑問にもなってきます。追加の質問になってしまいすみません。回答していただければ幸いです！
お礼
最後まで丁寧にわかりやすく解説していただきありがとうございます。わかりやすかったです。化学系の学科に進もうと思ってるので、これからも勉強頑張ります！