6月2日
本日は、明石高専の彼の編入指導を行いました。
内容は、前回の続きで「実在気体のビリアル展開」
前回において、実在気体の状態方程式の理論的解説を行いました。
今回は、実在気体において、液化が発生する臨界点の生ずるさいの
温度、圧力、体積を物質定数aとbで表す事柄から、講義しました。
これは、van der Waals の状態方程式をP=f(T,V)の形になおし、
変曲点出現の条件を付与することにより導くことができます。
そして、分子間相互作用による理想気体からのずれを1/V のべきで、
展開するビリアル展開を演習しました。
高温、または、低圧の極限では、理想気体として、ふるまうので
1/V で展開すると都合が良いのです。
特に、1/V の１乗の係数が「第２ビリアル係数B(T)」といわれて重要なものです。
第２ビリアル係数が「０」となる温度を「ボイル温度Tb」と言われるものです。
T<Tb のときは、分子間力による引力が大きくなり、圧力は、理想気体よりも
小さくなります。
T>Tb のときは、気体分子の運動エネルギーが大きく、分子同士激しく衝突し、
反発力が大きくなり、圧力は、理想気体の状態よりも大きくなります。
さらに、熱力学で重要な物理量である、「等温圧縮率β」、
「低圧膨張率κ」、「圧力係数」を説明し、熱力学で必要となる、
偏微分の公式を説明しました。
彼の当面の第一志望である、神戸大学理学部物理学科の編入入試
において、「熱力学」の出題分野は、現在までに出題されている分野は、
かなり限られており、「エントロピー」というややこしい概念等の出題は
ありませんが、逆に、そのことゆえ、「出題が予想しにくいです」。
私は、「実在気体、（van der Waalsの状態方程式、ビリアル展開、
β、κ）に関する事柄」、
「気体分子運動論」に関する分野が
「くさい」 とにらんでいます。
しかし、この分野、編入対策に適したテキストが、なかなか見つかりません。
私は、
サイエンス社 基礎物理学演習Ⅰ 永田一清 著
がコンパクトにまとめられていて良い、と思います。
そのほかには、
岩波書店 物理入門コース７ 熱・統計力学 戸田盛和 著
〃 物理入門コース演習 ４ 例解 熱・統計力学演習
戸田盛和、市村純 著
サイエンス社 理工教養物理学演習らいぶらり４
熱・統計力学演習 瀬川、香川、渡辺 共著
が良い、と思います。
↓実在気体の大きさを有することによる補正です
↓実在気体のvan der Waals の状態方程式です
↓分子間力が作用することによる補正です
↓実在気体のP-Vグラフです
↓van der Waals の状態方程式のビリアル展開です
↓膨張率βの定義
↓圧縮率κの定義
