根平均二乗速度 C(Root mean square speed)

分子はX軸やY軸やZ軸に対して平行に移動している訳ではない。
したがって、右図のような斜めに移動している場合の速度は、
X軸、Y軸、Z軸、それぞれの向きに対する速度を用いて表す。

右図のCは下式で表される(数学のピタゴラスの定理です)。

分子の運動の方向はX軸もY軸もZ軸も全て確率的には等しい(等方的)ので

となります。

したがって、”衝突理論-分子の速度-”のセッションで学んだ圧力と速度の関係式

と表されます。

気体の状態方程式の関係を用いると

 R : 気体定数 8.314 (J/K・mol) 分子一モルに対する気体定数
 L : アボガドロ数 6.0221×1023 (/mol) 分子一モルの分子数
 k : ボルツマン定数 1.30807×10-23 (J/K) 分子一個に対する気体定数  (R=kL

なので

したがって、平均二乗速度C2

となる。

分子と分母にアボガドロ数(L)をかけると

 M : 分子量

と表される。

このように、平均二乗速度C2
 ・温度に比例
 ・分子量に反比例
する。

温度依存性 分子量依存性
温度が高いほど速い
(水素の方が軽いので速い)
重いほど遅い

サンプルエクセル


分子一個あたりが持つ運動エネルギーは

であり、分子一モルあたりに換算すると

となり、分子量は関係なく、温度にのみ依存することが分かる。