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第105回薬剤師国家試験 問94

ボルツマン分布は、異なるエネルギー準位 E1、E2(E1<E2)をもつ分子の数をそれぞれN1、N2としたときの、熱平衡状態における両者の比(N2/N1)に関する情報を与える(下式参照)。
ボルツマン分布に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

  1. 式中の「 A 」に入る物理量は体積である。
  2. 常にN2/N1<1が成り立つ。
  3. E1とE2の差が大きいほどN2/N1が小さくなる。
  4. 温度が高いほどN2/N1が小さくなる。
  5. N2/N1=1/eとなるときの(E2-E1)を活性化エネルギーという。

解答・解説

解答
2、3

解説

1 誤
式中の「 A 」に入る物理量は絶対温度である。

2 正
E1<E2であることから、設問の式における右辺の指数部分がマイナスとなるため、常にN2/N1<1が成り立つ。

3 正
E1とE2の差が大きいほど、設問の式における右辺の指数部分がより小さい値となるため、N2/N1が小さくなる。

4 誤
温度が高いほど、設問の式における右辺の指数部分が大きい値となるため、N2/N1が大きくなる。

5 誤
N2/N1=1/eとなるとき、E2-E1=kB・Tとなる。

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