Question

まる

なぜ「BからAへ」水素分子が移動すると分かるのですか？

基本例題38)連結された容器内の気体
基本問題 292, 293
B
容積0.10m°の容器Aと容積0.20mの容器Bを細管でつ A
なぎ,容器の中に,温度 27℃, 圧力1.0×105 Paの水素を入
れる。Aの温度を 27℃に保ったまま,Bの温度を127℃にす
るとき,容器中の圧力はいくらになるか。また,温度条件を
変えたことによって,何mol の水素が細管を移動したか。ただし、細管の容積を無視し、
気体定数を8.3J/(mol·K) とする。
0.10m
0.20m
に保たれるので,
natne=na'+ng
指針
まで,BからAへ水素分子が移動する。このとき,
Aの物質量は増え,Bの物質量は減るが,AとB
の物質量の和は一定に保たれる。
容器A,Bの中の圧力が等しくなる
5
式0, 2, 3, ④を各物質量について整理し,式
6に代入してかを求めると,
(1.0×10°)×0.10
(1.0×105)×0.20
最初,AにnA[mol), Bに ng[mol),
最終的に,Aにn'[mol], Bに ng'[mol]の水素
があるとする。最終的な圧力をp[Pa]とすると,
各状態でのA, B中の理想気体の状態方程式は,
最初(A):(1.0×10°)×0.10=nA×8.3×300…①
最初(B):(1.0×10°)×0.20=ng×8.3×300
最終(A):p×0.10=n,'×8.3×300
最終(B):p×0.20=ng'×8.3×400
また,変化の前後で, AとBの物質量の和は一定
解説
8.3×300
8.3×300
p×0.10
8.3×300
p×0.20
8.3×400
これから,p=1.2×10°Pa …6
また,式①から, na=4.01mol となり、式⑥を③
に代入すると,n,'=4.81mol となる。したがって,
BからAへ移動した水素の物質量は、
n-n=4.81-4.01=0.80mol
2
3)
0.8mol
01x00

Answer 1

おもち

気体の温度を上げると圧力が大きくなります(∵PV=nRTより)。しきりのない同一容器内ですので、その中の圧力は一定でないといけません(同じ部屋の中なのに北側は圧力が高くて南側は圧力が低い、なんてことはありません)。この場合、Bだけ温度をあげるのでB側の圧力がA側の圧力より大きくなります。分子は、圧力が高い方から低い方に移動するので、B→Aとなります。

Kamisama?

温度の定義は熱運動の激しさの度合いとなる物理量である。
熱運動は分子がランダムに動いてるということです。
ここで、2物質の間で熱伝導(分子によって発生した熱と分子自身は必ず高温度から低温度へと移動する）により2物質は熱平衡状態になると知られています。
熱平衡状態になるので、
分子は高温度から低温度へと移動します。