温かさと分子の運動

寒いですねえ・・・

空気分子の運動がショボくなった証拠ですね。


実は熱（温度）というのは分子の運動の度合に関係しています。

たとえば熱いお湯に指を漬けて熱く感じるのは、激しく動く水分子が指に激しくぶつかるからです。

温度が高いほど分子は激しく運動します。

1℃上がるごとにどれほど分子の運動が激しくなるかはその分子固有（気体では分子の質量；分子量に依存）です。


では空気の分子はどれくらいの激しさ（速さ）で運動しているのでしょうか。

気体分子の平均の速さvは、気体定数をR[Jmol^-1T^-1]、絶対温度をT[K]、モル質量をM[kg/mol]とすると

v = √(2RT/M)

と表されます。

空気は平均分子量が約29なので、簡単のため空気が分子量29の単分子で構成されていると仮定します。

温度が常温25℃(T=298K)のとき、上式に代入すると

v_常温 = 413 m/s

なんと常温では空気分子は音速以上の速さで動き回っているのです！

また、寒い冬(5℃)、暑い夏(36℃)で同じように計算してみると、

v_冬 = 399 m/s

v_夏 = 421 m/s

となります。

夏と冬では分子の運動は秒速20m以上違うのです。

そりゃ冬は寒いわ。


◎ 参考

• 『バーロー物理化学〈上〉』, Gordon M. Barrow (著), 大門 寛 (翻訳), 堂免 一成 (翻訳), 東京化学同人; 第6版 (1999/03)