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ファインマン 1章:躍るアトム(Atoms in Motion)

日本語版、英語版ともに入手。ちくちくと読み進めているので、その記録をつける。項目分けは節タイトル。()内に英語を書く場合は、原著表記の書き写し。

物質は原子からできている・原子的現象(Matter is made of atoms, Atomic processes)

原子仮説(atomic hypothesis):「すべてのものはアトムからできている」という考え。アトムとは「永久に動き回っている小さな粒で、近い距離では互いに引き合うが、あまり近づくと互いに反発する」もの。この原子仮説によると、いろいろな原始的現象をうまく説明できる。

水は2つの酸素原子と1つの水素原子からなる「水分子」で出来ていて、その粒は、こんな性質を持っている。

  • 常に動き回っている(ふるえている)
  • 粒と粒が関係しあっている(引き合っている)

つねに動き回っている=ふるえているというのが、はじめ、ちょっとうまく理解できなかった。水の温度がアップするとふるえが大きくなって、アトムとアトムの隙間が大きくなる。さらに温度アップすると、ふるえの運動*1もさらに大きくなって、ついには分子間力(原子同士が近い距離同士で互いに引き合う力のこと?)を振り切って、分子は離ればなれになる。こうして「蒸気」ができる(蒸発する)。また、温度が下がるにつれてふるえが少なくなっていき、ふるえが最小になったときの温度を「絶対零度」という(ふるえなくなるわけではない)。
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固体が液体にとけているところ、たとえば食塩が水に溶けているところを原子的にみる。固体の食塩は「食塩アトム」が秩序よく並んだもの結晶・・・実はこれは「イオン」というものでできている。イオンというのは、原子が余分の電子をいくつか持っている/失っているもので、結晶(ex.食塩)中では、イオンたちがお互いのプラスマイナスの引力(電気的な引力)で結びついている。食塩が水に溶けるということは、この引力がゆるんで、食塩(結晶)から原子が出ていったり戻ってきたりする状態になること。
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化学反応(Chemical reactions)

この章で述べられた現象(たとえば↑)は、どれも原子やイオンがくっつく相手を変えない現象だった。一方で原子が組み合わせの相手を変えることもある。そのような現象は「化学反応」と呼ばれる。
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感想

原子仮説(atomic hyphothesis)をメインに、その周辺の原子、分子、イオンについてあれこれ解説。2節に圧力・温度・体積についての話もあった。PV=一定、V/T=一定(気体を圧縮すると温度が上がり、膨張すると温度が下がる。ボイル・シャルルの法則)みたいな、高校化学の始めのほうで習ったことがある内容。ただしテキスト中ではボイル・シャルルの法則自体は出てこない。
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*1:このふるえのことをブラウン運動(Brownian motion)という。