高等学校物理/物理II/物質と原子

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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。


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。