地球⼤気の組成について述べた次の⽂(a)〜(c)の正誤の組み合わせとして正しいものを、下記の①〜⑤の中から1 つ選べ。
(a) 対流圏内において、窒素、酸素、アルゴンの 3 種類の気体が乾燥空気に占める⽐率（体積⽐）は、99.9%以上となっている。
(b) ⾼度80km 以下では、乾燥空気の平均分⼦量は⾼度によらずほぼ⼀定である。
(c) 対流圏の空気の平均分⼦量は、⽔蒸気の混合⽐が⼤きいほど⼤きくなる。
| (a) | (b) | (c) | |
| ① | 正 | 正 | 正 |
| ② | 正 | 正 | 誤 |
| ③ | 誤 | 正 | 誤 |
| ④ | 誤 | 誤 | 正 |
| ⑤ | 誤 | 誤 | 誤 |
② a：正 b：正 c：誤
⾼度80km までの大気では対流活動が起こり、空気はよく混合されています。そのため(a)で示した大気組成の割合は一定で、平均分子量（約28.96 g/mol）もほぼ一定です。
よって（b）は正です。
より詳しく
分子量（分子の重さ）とは、その分子が持つ原子の合計質量です。
たとえば水蒸気（H₂O）は、
・水素（H）が2個 × 約1 g/mol = 約2g/mol
・酸素（O）1個 × 約16 g/mol = 約16g/mol
⇒ 合計で 約18 g/mol になります。
続いて、水蒸気を除いた乾燥空気の平均分子量を考えます。乾燥空気の主な成分は以下のとおりです。
| 成分 | 体積比（%） | 分子量（g/mol） | 割合に対する影響 |
|---|---|---|---|
| 窒素（N₂） | 約78% | 約28.02 | 主成分 |
| 酸素（O₂） | 約21% | 約32.00 | 重めの成分 |
| アルゴン（Ar） | 約0.93% | 約39.95 | 重い成分 |
| 二酸化炭素（CO₂） | 約0.04% | 約44.01 | 重い成分 |
これらの成分の組み合わせで、乾燥空気の平均分子量は 約28.96 g/mol に保たれています。
・水蒸気の分子量：約18 g/mol
・乾燥空気の平均分子量：約28.96 g/mol
⇒ 水蒸気のほうが分子量が小さいため、⽔蒸気の混合⽐が⼤きいほど軽い成分が増えて、平均分子量は小さくなります。
よって（c）は誤です。
