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はじめに

このページでは温度と粒子の運動エネルギーの関係に関して、グラフを用いて解説していく。テストで出題されることもあるのでこの機会に確認しておこう。

運動エネルギーと速さ

粒子が引力を振り切って、自由に運動している状態が気体である。同じ環境(同じ温度)に存在していても、それぞれの粒子がもつ運動エネルギーは異なる。これは、粒子が熱運動で動き回り、衝突を繰り返しているためである。つまり、ある粒子の後ろから別の粒子が衝突したとき、衝突した粒子の運動エネルギーは小さくなって減速、衝突された粒子の運動エネルギーは大きくなって加速する。粒子が衝突を繰り返しているから、粒子の速さはそれぞれ異なるんだね。

温度と分子の運動エネルギーの関係

ある温度における粒子の速さの分布をグラフで表すと次のようになる。

わかりやすい例で言うと、予備校の模試の結果はこんな感じ。テストを受けた人の点数がそれぞれ違うため、点数の分布をグラフにすると山形になる。山の頂点付近が平均的な人の成績だね。

なお、温度の高い環境にいる粒子、つまり平均運動エネルギーの大きい粒子たちの統計分布は次のような形になる。

温度が高くなると、運動エネルギーが大きい粒子が増加し、平均値が高くなっているのが確認できるね。


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