高等学校物理/物理II/物質と原子
高等学校理科 物理II > 物質と原子
本項は高等学校理科 物理IIの物質と原子の解説である。
物質と原子
[編集]原子、分子の運動
[編集]物質の三態
[編集]物質には固体、液体、気体の3つの相がある。 これを物質の三態と呼ぶ。 これらはおおよそ温度の高い順から 気体、液体、固体となっているが、 実際には圧力の変化によって 相が変わることもある。
「高等学校物理/物理I/熱」および「高校化学 物質の三態」も参照
分子の運動と圧力
[編集]ピストンの中に空気をつめておしていくと 何かが押し返しているように感じられることが分る。 これは、ピストンの中の空気が押し返しているのである。 空気は実際には様々な種類の気体によって できており、それらの気体はそれぞれの分子によって できている。それぞれの分子は いくらかの速度を持って運動しており、 それらのランダムな衝突が、ピストンを押し返しているのである。
理想気体を考えると、
圧力と温度の間には
の関係があることが知られている。
(理想気体の状態方程式)
ここで、nはモル濃度(mol/m)であり、
Tは温度[K]である。
原子、電子と物質の性質
[編集]原子と電子
[編集]物質を作る形態の1つを原子と呼ぶ。 原子は原子核と電子によって構成されている。 これらは古典的には安定な状態として 存在し得ないことが知られている。 これらが安定でいられるのは実際には 極微の世界ではおおきなスケールでの世界と 物理法則が変わって来ることによる。 この場合は電子は波であるかのように振舞い、 その性質によって決まるある配置にあるときのみ 安定でいられることが知られている。
固体の性質と電子
[編集]電子の状態によって 固体の電気的性質が決まる。 電子を励起するのにエネルギーが僅かしか必要でないとき、 これを導体と呼ぶ。 一方多くのエネルギーを必要とするとき、 これを絶縁体(不導体)と呼ぶ。
また、その中間に位置するようなものを 半導体と呼ぶ。