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女王まりかのつれづれぐさ/第七十三回;気体の体積

        こんにちは✨😃 まりかです⭐️
        前回に引き続き、今回も理科ネタでいきます😆

    *前回の記事は最初は有料でしたが、投稿してから1時間で無料になりました😅

        未読の方は、こちらからどうぞ🙇‍♀️


    第七十三回;気体の体積


        前回、
        気体の体積とは『気体が動き回れる範囲』
        という話をしました。


    画像
    まりか作・気体の体積


        それにしても、気体の体積って固体や液体の体積と比べて不可思議です😔

        容器を移し変える時、その不可思議さは明確に表れます。

    1.5 L のペットボトルいっぱいに入った水を全て、容量5 L の空の電子ポットに移しました。移す前と後で、水の体積はそれぞれ何 Lですか?

    まりか作・それらしい例題


        容器を移し変えても、水の体積は変わらないに決まってますね。
        ですからペットボトルに入っていた時も、電子ポットに移した後も、水の体積は1.5 L です。


        何を当たり前の話をしてるの?

        そう思った方もいらっしゃるでしょう。


       しかし…。

       気体だと、話が変わります。

    風船に入った0.8 L の空気を全て、容積3.0 L の 真空のガラス容器に入れました。ガラス容器に入った空気は何Lですか?

    まりか作・それらしい例題2


        風船に入ってた空気は0.8 Lで、それを全部ガラス容器に移したんだよね?
        ガラス容器に入った空気は0.8 Lなんじゃない?


        と思うけど…。


        実は答はこんな感じです😆

      空気の体積は、
    ・風船に入ってた時;0.8 L
    ・ガラス容器に移した後;3.0 L


        移し変える前後で、体積が違う?
        もちろん、空気が増えたのではありません。

        こんなことになったのは、気体の体積が『気体が動き回れる範囲』だからです。


        気体は、固体や液体と違って、常に動き回ってます。だから、小さい容器の中でも大きい容器の中でも、容器内全体を自由に動き回るんです。


    画像
    まりか作・気体の体積=容器の容積



        ですから、大きい容器に入っている気体を、全て小さい容器に移し変えることも可能です。
        こんなこと、液体では無理ですね。

        でも気体なら可能。気体の動ける範囲が制限され、ぎゅうぎゅう詰め状態で収まります。

    画像
    まりか作
    液体や気体を、大きな容器から小さな容器に移す



        ここからは、実に多くの高校生が苦手にしている問題を紹介します。

    図のような特殊な容器があります。コックを閉じて、両側の気体が混合しない状態にして、左側に窒素ガス、右側にメタンガスをそれぞれ入れました。
    ガスを入れた後、コックを開けました。コックを開ける前と後の、窒素ガスとメタンガスの体積はそれぞれ何 L か、答えなさい。

    *但し、連結部分の容積は無視すること。

    まりか作・それらしい例題3


    画像
    まりか作・それらしい例題3の図


    『気体の体積=気体分子が動き回れる範囲』という認識があれば、苦労しませんね。


    ・コックを開く前
    窒素;8 L
    メタン;2 L

    ・コックを開いた後
    窒素;10 L
    メタン;10 L

        です。


        コックを開く前は、窒素もメタンも左右それぞれの容器内でしか動けなかった。

        コックを開いた後は、窒素もメタンも左右の容器を自由に行き来できるようになった。

        そういう話です。

    画像
    まりか作・容器いっぱいに広がる気体


        窒素の体積とメタンの体積を足したら、容器の容積を超えてしまうというのは、おかしいと感じる方が多いでしょう。
        それは普通だと思います。


         では、どうして誤解をするのか?


        気体の体積は気体分子の個数を表していると、思っているからだろうと思います。

        コックを開いても閉じても、気体分子の個数は変わりません。


        この問題の場合、気体分子の個数は
    窒素 > メタン です。
        だから、体積も窒素 > メタン と思ってしまうと推察してますけど…。


        思い出してください。

        気体の体積は、気体の動ける範囲です。数が多くても少なくても、気体は容器内全体を動き回れます。

        だから、複数種類の気体を同じ容器に入れた場合、どの気体も体積は容器の容積と等しくなるんです。


        高校生が解かされる問題では、その後で気体どうしが化学反応をしたり、圧力を問われたり、話が発展していきます。

        でも、根本にあるのは『気体の体積=気体分子が動き回れる範囲』という点です。これが把握できているか否かは大差です。


        裏を返せば、基本が理解できてないのに、式をコネクリ回す話ばっかされるから、何が解らないのかすら把握できない状態に陥ると思うんです😥

        =の左側から右側に数字を移動させたら、足し算は引き算になって、掛け算は割り算になる…。

        みたいな話なんか二の次なんですよ。まずは、カラクリの説明に尽力して、式はカラクリが解れば納得できる😆


        なんて偉そうな発言を、今回の結びにしたいと思います⭐️

        最後までお読み頂き、ありがとうございます😆✨  


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