理想気体の状態方程式
理想気体において、圧力をP、体積をV、物質量(mol)をn、気体定数をR、絶対温度をT(T = t+273)とすると次の関係式が成り立つ。
PV = nRT
これを「理想気体の状態方程式」という。
ボイル・シャルルの法則なのに・・・なぜ気体の状態方程式???
実は、「ボイル・シャルルの法則」と「気体の状態方程式」は深い関係が。
ボイル・シャルルの法則は
気体の状態方程式から導き出せる
実際に導いてみましょうか
「ボイルの法則」 PV = 一定
PV = nRT
上式において n = 一定、 T = 一定 の時に成立。
Rは気体定数なのでもちろん一定。(下線がついている文字が一定)
よってボイルの法則はモル数、温度が一定の場合成り立つ。
「シャルルの法則」 V/T = 一定
PV = nRT
上式において n = 一定、 P = 一定 の時に成立。
Rは気体定数なのでもちろん一定。(下線がついている文字が一定)
下線のついていない文字を左辺に、ついている文字を右辺にもってくるように
等式変形すると
V/T = nR/P
よってシャルルの法則はモル数、圧力が一定の場合成り立つ。
そして最後に
「ボイル・シャルルの法則」 PV/T = 一定
PV = nRT
上式において n = 一定 の時に成立。
Rは気体定数なのでもちろん一定。(下線がついている文字が一定)
下線のついていない文字を左辺に、ついている文字を右辺にもってくるように
等式変形すると
PV/T = nR
よってボイル・シャルルの法則はモル数が一定の場合成り立つ。
こうして理解しておけば、何が一定だったかがよくわかるし理解も深まる。
理想気体の状態方程式
PV = nRT
実は、超すばらしい式なんです。
「理想気体と実在気体の関係を示すグラフ」もこれであっさり説明できちゃうしね。
その時は
n = RT/PV
と変形して考えよう。