気体の平均分子間距離

気体は熱運動が激しく、粒子間の引力の影響が小さいため、粒子は自由に飛び交っています。この気体の分子間距離について考えてみます。

気体の分子間距離は 、各分子がそれぞれ立方体の小部屋に分かれて入っていると考えて推定することができます。ここで、分子一個が占める空間を立方体で近似し、立方体の辺の長さを平均分子間距離と考えます。

温度27℃、圧力1.0×10⁵Paの二酸化炭素を理想気体と仮定して気体の平均分子間距離を求めてみます。
まずは気体の状態方程式から1mol当たりの気体の体積を求めると

1.0×10⁵・V=1・8.31・300
V=2.493×10^－2[L]　[m³]（ご指摘を頂き、修正しました 2022.4.24）

分子一個が占める空間の立方体の1辺をx[m]とすれば、アボガドロ数6.02×10²³個/molであるので

x³×6.02×10²³=2.493×10^－2
x=3.47×10^－9[m]

と求めることができます。