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23_80 化学:物質の状態とその変化 / 化学:気体の法則

[公式]ボイルシャルルの法則とその導出

著者名: 藤山不二雄
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はじめに

ここでは、熱力学の問題でよく目にする法則であるボイルシャルルの法則について説明しています。一言で「ボイルシャルルの法則」と言いましたが、実はこれはボイルの法則シャルルの法則という2つの法則から成り立つ法則です。

それぞれ見ていきましょう。
ボイルの法則

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図のように、一定量の空気がシリンダーの中に入った状態で、気体の温度を一定に保ちながら上から押していきます。
このとき、シリンダーの中に入っている空気を圧縮していけばいくほど、押す力がかかるはずです。つまり体積が小さくなるほど、それに必要な圧力が必要になるということです。

温度が一定のときに、体積(∨)と圧力(p)は反比例する。これをボイルの法則と言います。

ボイルの法則を式で表すと  (kは一定)


シャルルの法則

一方で圧力を一定に保ちながら、先程のシリンダーの中に入った空気を温めていきます。気体を加熱していくとその体積は大きくなり、シリンダーにしていたフタを持ち上げます。
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圧力が一定のときに気体の絶対温度(T)はその体積(∨)に比例する。これをシャルルの法則と言います。

シャルルの法則を式で表すと  (kは一定)

ボイルシャルルの法則

ボイルの法則とシャルルの法則を併せてボイルシャルルの法則といい、次の関係式で表します。
 (kは一定)

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『化学Ⅱ ニューグローバル』 東京書籍

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