気体の法則と状態方程式

気体の法則

【注】温度は、通常セルシウス温度(単位℃)や絶対温度(単位K)が用いられる。これらの温度の間には、次の関係が成立する。
 T〔K〕=t〔℃〕+273
-273℃は絶対温度の0Kに相当し、この0Kを絶対ゼロ度という。絶対ゼロ度では、物質のすべての運動が停止すると考えられる。

ボイルの法則:体積と圧力は反比例する

シャルルの法則:体積は絶対温度に比例する

気体の状態方程式

n〔mol〕の気体が、P〔Pa〕、T〔K〕のもとで、V〔ℓ〕を占めるとき、次の関係式が成立する。この式を気体の状態方程式という。
 PV=nRT
 R:気体定数…8.31×103〔Pa・ℓ/(K・mol)〕
        または8.3〔J/(K・mol)〕
【注】圧力の単位がatmの場合は、R=0.082〔atm・ℓ/(K・mol)〕となる。

  • 分子量と気体の状態方程式
     PV= wM\dfrac{w}{M}RT (w:質量 M:分子量)
  • 密度と気体の状態方程式
     P= dM\dfrac{d}{M}RT (d=wV\dfrac{w}{V}:密度)

気体の分子量の求め方

標準状態における密度の利用M=密度×22.4
比重の利用M=既知分子量×分子量既知の気体に対する比重
気体の状態方程式の利用M=wRTPV\dfrac{wRT}{PV}dRTP\dfrac{dRT}{P}

【問題1】一定温度で気体の体積と圧力の関係として正しいものはどれか。

【問題2】一定圧力で気体の体積と温度(絶対温度)の関係として正しいものはどれか。