分子運動と気体の状態方程式との関係

以降は単原子分子のときを考える。

体積V{\rm [m^3]}, の中に、理想気体 質量m {\rm [Kg]}, 1 {\rm [mol]}) の分子が N 個入っていたとする。 このとき、この分子の持つ平均の速さを

{\bf \bar{v}}=(\bar{v_x},\bar{v_y},\bar{v_z}){\rm [m/s]} とする。このとき、この気体全体が作り出す圧力 p{\rm [N/m^2]} により、体積 V が保たれていると考えると、この仕事 W は pV = N \times \frac{1}{3} m \bar{v^2} とかける。ここで、平均の速さは等方として、

\bar{v_x^2}+\bar{v_y^2}+\bar{v_z^2}= 3 \bar{v^2}

と考えた。

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