高校発展Chapter 2約10分
気体の法則(ボイル・シャルル・状態方程式)
PV=nRT の一本で全部解ける。温度はケルビンで計算する。それだけ覚えれば大丈夫。
#気体#ボイルの法則#シャルルの法則#状態方程式#PV=nRT
つまり「PV=nRT の一本で解ける」
3つの法則(ボイル・シャルル・状態方程式)は全部 PV=nRT から導ける。
まずこれを覚える:
| 変数 | 単位 |
|---|---|
| P(圧力) | Pa |
| V(体積) | m³ |
| n(物質量) | mol |
| R(気体定数) | 8.31 J/(mol·K) |
| T(温度) | K(絶対温度) |
必ず °C → K に変換
°Cのまま計算すると全部間違う。
ボイル・シャルルを PV=nRT で理解する
nR が一定なら:
- T 一定 → PV = const(ボイルの法則)
- P 一定 → V/T = const(シャルルの法則)
計算例
標準状態(0°C・1.013×10⁵ Pa)で1molの気体の体積は?
💡豆知識
山の頂上では気圧が低いため、沸点が下がる。富士山頂(3776 m)では約 87°C でお湯が沸く。だから山での「コンビニのカップヌードル」はちゃんと沸騰しても麺が柔らかくなりにくい(87°C では澱粉が十分に加水分解されないため)。気体の法則が料理にも影響する。
⚠よく間違えるところ
最も多いミス:温度を °C のまま計算する。PV = nRT の T は必ず K(絶対温度)。T[K] = T[°C] + 273。27°C = 300 K。-73°C = 200 K。°C のまま代入すると計算が全部間違いになる。
✓重要ポイント
まとめ
- PV = nRT で全部解ける
- T は必ず K(°C + 273)
- R = 8.31 J/(mol·K)
- 標準状態:0°C・1 atm → 1 mol = 22.4 L
まとめ
- PV = nRT(全部これで解ける)
- T は必ず K(Celsius + 273)
- 気体定数 R = 8.31 J/(mol·K)
- 標準状態:0°C・1atm → 1mol = 22.4L
// quiz
確認問題
Q1.ボイルの法則の内容として正しいものはどれか?
Q2.27°CをK(ケルビン)に変換すると?
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