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気体分子運動論 きたいぶんしうんどうろんkinetic theory of gases

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

気体分子運動論
きたいぶんしうんどうろん
kinetic theory of gases

気体は多数の分子からできているが,その分子の力学的運動から出発して,気体の圧力,熱伝導,拡散,粘性などの巨視的性質を説明する理論。 1738年 D.ベルヌーイによって始められ,19世紀中頃から,A.クレーニヒ,R.クラウジウス,J.C.マクスウェル,L.ボルツマンらによって発展させられ,20世紀に入り H.ローレンツ,S.チャップマン,D.ヒルベルトらによって古典的に完成した最も古い微視的理論。気体の分子はマクスウェルの速度分布則に従っていろいろな速度で動き回り,ときに,壁や他の分子と衝突する。そのとき運動量,エネルギーが伝達され,その結果として物質の巨視的性質が現れると説明される (→マクスウェル=ボルツマン分布 ) 。その後,量子力学を取入れて拡張された。また金属中の電子,フォノン,放電中のイオンなどを気体分子とみて,この理論を適用し,輸送現象的性質が説明されている。

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デジタル大辞泉の解説

きたいぶんし‐うんどうろん【気体分子運動論】

気体は互いに独立して自由に運動する分子からなるとし、その分子の運動から気体の性質を説明する理論。マクスウェルボルツマンらが確立。

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百科事典マイペディアの解説

気体分子運動論【きたいぶんしうんどうろん】

気体の熱的性質や粘性・拡散等の巨視的現象を,気体を構成する多数の分子の力学的運動から統計的に説明する理論体系。最も簡単には気体分子を,弾性衝突(衝突の前後で運動エネルギーが変わらない衝突)以外には相互作用をしない剛体球と考え,容器の壁に衝突して生じる衝撃の平均値が圧力を与え,また分子の運動エネルギーの平均値が気体の絶対温度に比例するとして,理想気体の性質が導かれる。
→関連項目気体平均自由行路

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世界大百科事典 第2版の解説

きたいぶんしうんどうろん【気体分子運動論 kinetic theory of gases】

気体が多数の分子から構成されているという観点に立って,気体の示す諸性質を理解しようとする理論。18世紀から19世紀にかけて,D.ベルヌーイ,J.P.ジュールなどにより先駆的な仕事がなされ,C.マクスウェル,L.ボルツマンが理論体系を確立した。 容器に入れられた気体を考えると,この容器中には非常に多数の気体分子が含まれ,それぞれかってな熱運動をしている。すなわち,気体分子の熱運動はまったく乱雑であるとみなすことができる。

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大辞林 第三版の解説

きたいぶんしうんどうろん【気体分子運動論】

気体をきわめて多数の分子から成るものとし、気体分子の運動に基づいて、圧力・温度・熱容量・粘性・拡散などの気体の性質を説明する理論。一八世紀前半にベルヌーイによって始められ、一九世紀半ば以降にクラウジウス・マクスウェル・ボルツマンらによって発展し、統計力学の出発点となった。気体論。気体運動論。分子運動論。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

気体分子運動論
きたいぶんしうんどうろん

分子の集まりである気体の熱力学的性質を、ミクロな運動から説明しようとする理論。18世紀にはD・ベルヌーイなどによってボイル‐シャルルの法則や内部エネルギーの温度変化などの諸性質について、独立の粒子が壁と弾性衝突をするモデルで説明された。ここで、一辺がLの立方体の容器に閉じ込められた気体を考える。分子の質量をm、分子の壁に垂直な成分をvとすると器の壁に分子が衝突して跳ね返るときに与える力積は2mvであり、分子は単位時間当り壁の間をv/2L回往復するので、この分子が単位時間当り壁に与える力積はmv2/Lである。壁が単位時間、単位面積当りの気体から受ける力積はこれらを集めたものであるので粒子数をNとするとNmv2/L3である。分子には速いものも遅いものもあるが、ここではその平均値をとって考える。また、内部エネルギーは3方向の運動エネルギーの和であるのでU=3Nmv2/2である。ここで、エネルギーの等分配則mv2/2=kBT/2を用いると

が得られる。
 実際の気体での輸送現象を議論するためには、分子間の衝突の効果をとり入れ、衝突せずに進む距離(平均自由行程)を用いて粘性や熱伝導率が議論される。詳しい気体の熱力学的性質は、統計力学を用いてビリアル展開などの形で研究が進められている。[宮下精二]

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世界大百科事典内の気体分子運動論の言及

【気体】より

… 一方,気体は多数の分子から構成されるという観点に立って,気体の示す諸性質を理論的に解明しようとする試みがなされてきた。これを気体分子運動論という。この理論はさらに一般化され,統計力学という一つの理論体系へと発展した。…

※「気体分子運動論」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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