2019年1月2日水曜日

塩の柱考

(問題)地表に塩(Nacl)の円柱を垂直に立てた場合、高さ何mまで可能か?
(答え)約24465m(24.465km)
(根拠)塩のモル質量を58.44g/mol、溶ける温度を1413℃≒1686°K、塩分子の密度をn個/m³とする。
①底面から⊿x m の高さの円柱に含まれる塩の分子数は、円柱の底面積をS m²とすると、S*⊿x*n。従って、これを溶融するのに必要な仕事量は、(S*⊿x*n*1686)*k。ここで、kはボルツマン定数≒1.38*10^(-23) J/K
②一方、高さh m の柱の質量、S*h*n*0.05844 kg/molに働く重力は、(S*h*n*0.05844)*9.8。ここで、9.8 m/s²、は重力加速度。
③この柱が⊿x沈んだ時の仕事量Wは、W=(S*h*n*0.05844/mol)*9.8*⊿x。
④従って、溶けるか溶けないかの均衡点では、(S*⊿x*n*1686)*k=(S*h*n*0.05844/mol)*9.8*⊿xが成り立つから、h=1686*(1.38*10^(-23))*(6.022*10^(23))/(9.8*0.05844)≒24464.77 m。尚、6.022*10^(23)はアボガドロ数。
以上

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