第98回薬剤師国家試験 問92

図は、水素分子のモル熱容量(定容熱容量(Cv,m))と温度との関係を表す。Cv,mの温度依存性に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。
ただし、この温度依存性に、水素分子における電子運動は関与しないと仮定する。Rは気体定数(J・mol−1・K−1)を表す。

 100 Kより低い温度では、水素分子が液化しているため、定容熱容量は低い値を示す。
 100 Kより低温での定容熱容量は、水素分子の並進運動のみが寄与する。
 298 Kにおける定容熱容量は、水素分子の並進運動エネルギー、回転運動エネルギー、振動運動エネルギーより求められる。
 温度の上昇にともない水素分子が回転運動、振動運動のエネルギー準位へと分布できるようになり、定容熱容量が増大する。
 10,000 Kにおいては、水素分子の開裂が起こるため、定容熱容量が高い値を示す。

 

 

 

解説
水素分子の定容熱容量には、100 Kより低い温度では、並進運動エネルギーのみが、100 Kから1,000 Kの温度では、並進運動と回転運動エネルギーが、1,000 K以上の温度では、並進運動、回転運動、振動運動エネルギーが関与する。
1 誤
100 Kより低い温度では、並進運動のみが関与するため、定容熱容量は低い値を示す。
2 正
解説1参照
3 誤
298 Kにおける定容熱容量は、水素分子の並進運動エネルギー、回転運動エネルギーより求められる。
4 正
5 誤
10,000 Kにおいては、並進運動、回転運動、振動運動エネルギーが関与するため、定容熱容量が高い値を示す。

解答
2、4

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