粒子の熱運動(拡散・運動エネルギー・物質の三態など)

この記事で学ぶこと

※こちらの記事は、ほとんどが化学基礎の復習になります。

拡散と粒子の熱運動

キーワード

拡散は、粒子が熱運動をしていることから起こる現象です。

粒子は熱運動しているため、速さを持っていることになります。また、粒子の速さは温度と密接な関係があります。
ここでは、気体分子(粒子)と温度の関係を例にとって見てみましょう。

縦軸は分子の数、横軸は分子の速さです。
上のグラフから、温度が高いほど速い分子の数が多くなることがわかります。

また、気体分子が熱運動をしている＝気体分子が運動エネルギーを持っているということになります。
少し物理の内容を含みますが、運動エネルギーについて軽く説明します。

運動エネルギー

運動している物質が持つエネルギーのこと。
運動エネルギーをK、質量をm、速さをvとすると次の関係が成り立つ。

K ＝ \(\frac{1}{2}\)mv²

運動エネルギーKと速さvの関係から、運動エネルギーは速さの2乗に比例する事がわかります。

以上より、下の関係がわかります。

温度が高い＝熱運動が激しい(速い分子が多い)＝運動エネルギーが大きい

物質には固体・液体・気体という３つの状態(三態)があり、これらは熱運動と粒子間にはたらく引力の大小によって決まります。

三態間の変化を状態変化といい、それぞれの変化には名称があります。
以下は、物質の状態変化と熱運動の様子を表した図です。

この記事を書いた人

そがし

筑波大化学類の学部生。偏差値４９の高校から一般入試で筑波大・明治大に合格し、高校化学をメインとして大学受験に役立つ情報を発信しています。