ボイルシャルルの法則→気体の状態方程式
ボイルの法則
ボイルの法則とは，
風船を両手でギュッと押さえつけると風船は小さくなるよね。
っていう法則。めっちゃわかりやすい。
化学的には以下の通り。
一定温度条件下において，PV＝k（kは一定）
下の問題を解くと，ボイルの法則がどんなものか一気にわかるよ！
問題
気温がT＝27 ℃，大気圧P₁＝1.0×105 Paの条件下で，膨らませた風船の体積 は，V₁＝5 Lであった。風船に1.0×105 Paの力を加え，合計の圧力がP₂＝2.0×105 Paとなった。体積V₂はいくらになるか？気体は理想気体であるとする。
解説
温度変化がなく，ずっと27 ℃なので，ボイルの法則が使える。
力を加える前の風船にかかる圧力＝大気圧P₁＝1.0×105 Pa
力を加えた後の風船にかかる圧力P₂＝2.0×105 Pa
よって，ボイルの法則より，1.0×105×5＝2.0×105×V₂
V₂＝2.5〔L〕
なるほどね〜。圧力が２倍になったんだから，それだけ風船は押し縮められるってことだよね。だから，5 Lから2.5 Lに小さくなったのね。
シャルルの法則
シャルルの法則とは，
風船を温めてると空気が膨張して，風船がさらに膨らむよね。
っていう法則。めっちゃわかりやすい。
化学的には以下の通り。
一定圧力条件下において，V/T＝k（kは一定）
下の問題を解くと，シャルルの法則がどんなものか一気に理解できる！解いてみよう！
問題
風船を膨らませて，大気圧条件下（＝気圧一定条件下），T₁＝27 ℃の条件下で放置したところ，風船の体積はV₁＝5 Lとなった。次に，風船内の温度をT₂＝37 ℃にすると，風船が膨らんだ。風船の体積V₂〔L〕を求めよ。気体は理想気体であるとする。
解説
外圧は大気圧条件下で実験していて変化しないので，定圧条件下である。
よって，シャルルの法則が使える。
風船内の気体の温度が27 ℃のとき，
V1/T1＝5/(27＋273)＝1/60
風船内の気体の温度が37 ℃のとき，
V2/T2＝V2/(37＋273)＝V2/310
よって，1/60＝V2/310
V2≒5.2〔L〕
風船の中の気体が温められたから，少しだけ膨張して，5 Lから5.2〔L〕になったってわけね。これがシャルルの法則か。当たり前の結果だね！
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