東京工科大学　工学部　応用化学科　ブログ

　先にブラウン運動と拡散について紹介しました。「ブラウン運動のようなランダムに運動する粒子は四方八方に広がってゆくものの、その重心は移動しない」そして、そのような運動の様子、粒子が広がってゆく様子が拡散なのでした。

　さて、拡散を起こすのはなにもブラウン運動をする粒子には限りません。分子だってランダムな熱運動をしていれば拡散は起こします。というか、拡散という用語は粒子よりも分子の方が一般に使われるように思います。

　ということで、今回は分子の熱運動がどのような現象なのか、そのイメージについて紹介したいと思います。

　まず分子の熱運動について。例えば気体の分子はどのくらいの速さで飛んでいるのでしょうか。熱運動というぐらいですから、この速さは温度によりますので、まずは室温 ( 298 K ) で考えましょう。並進の自由度3に割り当てられるエネルギーは 3/2kT なので、分子の重量が分かれば速さを計算で求めることができます。

　結果は窒素分子なら約520m/s、少し重い酸素分子だと約480m/sに。

　これは凄いスピードです。なら、空気の分子はあっという間に何メートルも移動するのか、というとそんなことはありません。分子はある程度はまっすぐ進むことができるのですが、すぐに他の分子と衝突してしまいます。

　では、空気の分子はどのくらいの距離直進することができるのでしょうか？