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(4511) 気体の分子量測定
愛利
2004/05/03(月) 19:53

高一でこの前ブタンの分子量測定をしました。授業でPV=nRTの式にPを代入するやり方をならったのですが、どうしてもわからないことがあります。それはPは大気圧から蒸気圧をひくのはわかるのですが、どうして水面高差を水銀の密度で割ったのをひくのかわかりません。


(4515) (Re:4511)
Re:気体の分子量測定
M&M
2004/05/03(月) 22:20

愛利さん、こんにちは。

>高一でこの前ブタンの分子量測定をしました。授業でPV=nRTの式にPを代入
>するやり方をならったのですが、どうしてもわからないことがあります。
>それはPは大気圧から蒸気圧をひくのはわかるのですが、どうして水面高差
>を水銀の密度で割ったのをひくのかわかりません。

 この質問についてヒントになることが、この【理科】の部屋の#4170 ふゆみさんの質問で始まるスレッドの中にあります。(#4180など)

 おそらく水槽の中に水を満たしたメスシリンダーを倒立させ、そこにブタンガスが入ったスプレー缶から一定量のブタンを注入し、気体の体積を測定するという実験ですね。愛利さんが具体的に実験内容を書いて下さるとありがたいのですが、それでいいですか?

 上のような実験ですと、水槽の水面とメスシリンダー内の水面の高さの差がありますね。水槽の水面の圧力は大気圧です。水槽の水面と同じ高さのメスシリンダー内の位置の圧力は、大気圧と釣り合っています。したがって

  ブタンの圧力+水蒸気圧+水柱の圧力(水圧) = 大気圧

の関係がありますから、

  ブタンの圧力 = 大気圧 − 水蒸気圧 − 水柱の圧力(水圧)

となります。圧力を水銀柱の高さ(mmHg)で測るとすれば、水圧を水銀柱の高さに換算する必要があります。

  水柱の高さh(w)×水の密度d(w)×重力加速度g
 =水銀柱の高さh(Hg)×水銀の密度d(Hg)×重力加速度
ですから
水銀柱の高さh(Hg)=水柱の高さh(w)×水の密度d(w)÷水銀の密度d(Hg)
となります。水の密度を1.00g/cm^3 としますと、メスシリンダー内の水柱の高さを水銀の密度で割るように見えますね。





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