運動エネルギー

今後の予定（日程変更あり！）
5日目 10月29日（木）小テスト 4日目までの内容
小テスト答え合わせ
質問への回答・前回の復習
講義（3章）
※ 小テスト欠席者は11月2日～7日の間に研究室へ
6日目 11月5日（木）講義（4章）
口頭報告課題発表
7日目 11月12日（木）講義（4章～5章）
班で討論
8日目 11月19日（木）口頭報告
本日の課題
3章への質問・感想を書け．（i-sysで提出）
1
小テストの回答
(1) マイナスの電荷どうし：反発力
(2) マイナスの電荷と木の棒：引力
(3) Cl‐とCl‐：反発力
(4) 水分子とベンゼン分子：（弱い）引力
(5) N2とN2：（弱い）引力
(6) Na+とCl－を遠ざける：エネルギー増加
(7) ArとArを近づける：エネルギー減少
(8) （重力）ポテンシャルエネルギー
→ 運動エネルギー → 熱エネルギー
2
熱エネルギーの正体は何か？
分子の運動
マクロな
物体の
運動
向きのそろっていない分子の運動
のエネルギーが熱エネルギー
P31
図２－４
3
落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化
力に従って移動
→ EP減少
力に逆らって移動
→ EP増加
重力
力が大きいほどEP の
増減は大きくなる．
P32
図２－５
4
ポテンシャルエネルギーと力の関係
F：正の大きな値
EP
F：正の小さな値
EP
傾き：負の大きな値
傾き：負の小さな値
r
r
F=0
EP
傾き＝０
r
dEP

F
dr
F=0
EP
傾き＝０
r
力とエネルギーは違う！
5
分子間距離とポテンシャルエネルギー
EP
固体・液体
気体
0
r
理想気体ならEp=0．
dEP

F
dr
P35
図２－８
6
ガウスライフル
鉄球磁石球２
状態 A
磁石球１
重力ポテンシャル
エネルギー
状態 B
運動エネルギー
状態 C
運動エネルギー
磁力のポテンシャル
エネルギー
磁石球どうしには強い引力がはたらいている．
磁石球と鉄球の間には弱い引力がはたらいている．
7
第３章内部エネルギーと温度
8
気体を加熱したとき，
エネルギーはどのような形で
蓄えられるか？
P38
9
分子の運動エネルギー
加熱
P38
図３－１
10
分子の運動モード
E K  E K,trans  E K,rot
並進
回転
振動
P53
図３－１６
11
蒸発が吸熱変化であるのはなぜか？
P39
12
落下・上昇にともなう重力ポテンシャルエネルギー変化
力に従って移動
→ EP減少
力に逆らって移動
→ EP増加
重力
力が大きいほどEP の
増減は大きくなる．
P32
図２－５
13
分子間ポテンシャルエネルギー
P39
図３－２
14
分子間ポテンシャルエネルギー
P39
図３－２
15
分子が気相に飛び出す瞬間
16
分子が気相に飛び出す瞬間
17
分子が気相に飛び出す瞬間
引力
18
分子間距離とポテンシャルエネルギー
EP
固体・液体
気体
0
r
理想気体ならEp=0．
dEP

F
dr
極性分子でも，同
じような形になる．
19
原子が結合して分子になるのが
発熱反応であるのはなぜか？
P40
20
電子エネルギー（化学エネルギー）
結合状態の水素分子
解離状態の水素分子
P40
図３－３・４
21
H
H
エネルギー
発熱
H－H
結合エネルギーと発熱
P41
図３－５
22
2H2(気体)+O2(気体)→2H2O(気体)
という反応が発熱反応であるのはなぜか？
P41
23
エネルギー
状態A 4H(気体)+2O(気体)
494 kJ/mol
状態B 4H(気体)+O2(気体)
1836 kJ/mol
864 kJ/mol
状態C 2H2(気体)+O2(気体)
478 kJ/mol
状態D 2H2O(気体)
水素の燃焼
P42
図３－６
24
質問３－２
p43
H2（気体）＋ F2（気体）→ 2HF（気体）とい
う反応は，発熱反応か．それとも吸熱反
応か．ただし，各結合の結合エネルギー
は以下のとおりであるとする．
H－H： 432 kJ/mol
F－F： 155 kJ/mol
H－F： 565 kJ/mol
25
内部エネルギーの内訳
E  EK  EP  Eel
分子
電子
ポテンシャルエネルギー：EP
電子エネルギー：Eel
分子
運動エネルギー：EK
原子核
P44
図３－７
26
内部エネルギーの内訳
E  EK  Evib  EP  Eel
分子
原子
分子
電子
ポテンシャルエネルギー：EP
電子エネルギー：Eel
分子
運動エネルギー：EK
振動エネルギー：Evib
原子核
P44
図３－７
27
内部エネルギーの内訳
E  EK  EP  Eel
分子
電子
ポテンシャルエネルギー：EP
電子エネルギー：Eel
分子
運動エネルギー：EK
原子核
P44
図３－７
28
温度とは何か？
（分子論的に答よ）
P48
29
温度とは何か？（分子論的に答よ）
3
 K, trans  k BT
2
R
kB 
NA
単原子分子の場合

: 1分子の並
進運動エネルギー
K, trans
T: 絶対温度
kB: ボルツマン定数
R: 気体定数
NA: アボガドロ数
3
E K   K N A  RT
2
P48
30
25 ℃における窒素分子の
v
2
3kBT
-1
-1
v v 
 515 m s  1850 km h
m
2
P52
31

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