2009/1/18初版
| 私達が日常使い慣れている「圧力」という概念が、気体の分子運動ではどういう状態かを考えてみたいと思います。 |
図１
| 左の図は、密閉された箱内の気体の「圧力」を 簡易な圧力計で表現したＣＧです。 （動きは少し誇張してあります） |
図２
| この圧力を測定するための測定面を拡大して みると、多数の気体分子の「衝突」により面を 押し込んでいることが判ると思います。 つまり、多数の気体分子が測定面に次々に ｢衝突」し続けることによってバネの力に逆らってピストンが移動することによって針の動きと連動して、目視により「圧力」がどれくらいであるかを知ることが出来ます。 (実際の測定方法は多種多様ですが「原理」として見てください｡) |
図３
| この「圧力の大きさ｣は内部の気体の温度、 種類、密度により変化することは、多くの人が 経験や知識によって理解していると思います。 |
| そしてこの「気体の状態の解析手段」として、 人が「直感的」に理解し易く「数値化｣できる概念である「圧力、温度、体積､｣などの関係を「統計学的な数式」により現在は説明しています。 |
図４
| この測定面に白球のサンプル分子が衝突する 様子を、進行方向の速度を緑矢線とし、測定面に直交方向(法線方向)をＸ軸にとり３次元ベクトルに分解してみると、測定面に作用する分子の速度成分は赤い矢印の大きさになることが分かります。 つまり｢圧力」とは、この面に衝突する瞬間の 全分子（密度による)をベクトル成分に分解して｢赤矢線｣の速度と分子の質量から計算できるというになります。 |
| このような、分子運動を３次元ベクトルで解析し計算することによって |
| 「圧力」の強さを知る方法は・・・・・・・もちろん現代では不可能です！(笑) |
| なぜならば「計算方法｣は確立できていても、「膨大な分子」について全てを計算するだけの能力が今のコンピューターにはまだ無いからです。 |
| しかし！コンピューターの発達は、図３で書いた現在の方程式や関数による「統計的」手法から、「全数解析」の手法を使い正確な気体の状態の把握や変化予測が可能になってゆくと 考えられます・・・・・ |
| その時のために「方程式」をプログラム化するのではなく、実際の個々の分子運動をプログラム化してゆくことになり、その運動の様子を把握しておくことは重要なことだと考えています。 |
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| この記事は以前に投稿した【気体分子運動】書庫の中の記事を、順次内容を修正、 加筆して「仕上げ｣ながら再投稿しています。 前回分のこの記事には暖かい励ましやご意見のコメントを頂きありがとうございました。 |
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