[公式]ボイルシャルルの法則とその導出

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と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。



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。





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。





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。