気体の状態方程式・ボイル・シャルルの法則の計算
圧力・体積・物質量・温度のうち3つを入れると、気体の状態方程式(PV=nRT)でもう1つを求めます。状態変化の前後を比べる「ボイル・シャルルの法則」の計算にも対応。
くわしい条件を変える(なくても計算できます)
計算方法
気体の状態方程式 PV=nRT(P:圧力[kPa]、V:体積[L]、n:物質量[mol]、T:絶対温度[K]、R:気体定数)です。このツールでは、1kPa・1LがちょうどSI単位の1Jになることを利用して、R=8.31446 kPa・L/(mol・K)(=J/(mol・K))を使っています。絶対温度は「摂氏の温度+273.15」です。
ボイル・シャルルの法則 同じ量の気体で状態(圧力・体積・温度)が変わるとき、P1V1/T1=P2V2/T2 が成り立ちます。例:0℃・101.3kPa・22.4Lの気体を、0℃のまま202.6kPaまで圧縮すると、体積は約11.2Lになります。
よくある質問
気体の密度は状態方程式から求められますか?
はい。PV=nRTのnをモル質量M(分子量)と質量mを使ってm/Mに置きかえると、PM=dRT(dは密度)という関係になります。圧力・モル質量・絶対温度が分かれば、d=PM÷(RT)で気体の密度を求められます。
気体の状態方程式はどんな気体にも使えますか?
気体の状態方程式は、分子どうしの体積や引力を考えない「理想気体」を前提にした式です。実際の気体(実在気体)は、高い圧力や低い温度になるほどこの式からのずれが大きくなるため、目安として使ってください。
気体定数Rの値は?
8.31446 J/(mol・K) です(国際的な推奨値)。圧力をkPa、体積をLで使うときは、そのまま同じ数値で計算できます。
絶対温度とは?
摂氏温度に273.15を足した温度です。単位はK(ケルビン)で、0Kが理論上もっとも低い温度です。
ボイル・シャルルの法則はどんなときに使う?
同じ気体の量のまま、圧力・体積・温度のどれかが変わったときに、変化の前後を比べるのに使います。
標準状態(0℃・1気圧)の気体1molの体積は?
約22.4Lです(0℃=273.15K、1気圧=約101.3kPaとして計算した値)。