理想気体の法則は、一般気体の法則とも呼ばれます。名前が示すように、法則は理想的な条件下で適用されますが、実際のガスには適用されません。理想気体の法則は、圧力、体積、温度、気体の量を相関させます。 1824 年にフランスの物理学者エミール・クラペイロンによって定式化されました。
理想気体の法則は、理想気体の分子 1 グラムの圧力と体積の積が、気体の絶対温度と普遍気体定数の積と同じであることを決定します。
理想気体方程式
理想気体方程式は、ボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの法則で構成されています。
理想気体方程式は次のように与えられます
PV=nRT
ここで、
P =圧力
V =ボリューム
R =理想気体定数
T =温度
n =物質の量
理想気体法則単位
ガス定数 R が 0.082 L.atm/K.mol として使用される場合、圧力の単位は大気圧である必要があり、体積の単位はリットル L であり、温度はケルビン K である必要があります。
気体定数を R =8.31J/K.mol として使用する場合、P 圧力を Pa 単位に挿入する必要があります。体積は m3 単位で、温度 T はケルビン K 単位でなければなりません。
理想気体方程式の導出
理想気体の方程式は、ボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの法則の 3 つの法則で構成されています。
ボイルの法則
ボイルの法則は、一定の温度と一定の質量における体積と圧力の関係を確立します。 Robert Boyle は、変化する物理的条件の下でのガスの挙動の変化を研究するためにガスの実験を行いました。
ボイルの法則によると、一定の温度で気体の圧力が増加すると、体積は減少します。簡単に言えば、ボイルの法則は、温度と分子数が一定であれば、気体の体積は圧力に反比例すると述べています。
ボイルの法則による
P∝1/V
————- (1)
P=k1×1/V
ここで
k1=比例定数
さて、
k1 =PV
ここで、k は定数です。したがって、最終体積と最終圧力、および初期体積と初期圧力は次のように与えられます
P1/P2=V2/V1
ここで
P1=初期圧力
P2=最終圧力
V1=初期ボリューム
V2=最終巻
シャルルの法則
1787 年に、ジャック シャルルは一定圧力下の気体要素の体積に対する温度の影響を分析しました。彼は熱気球飛行の背後にある事実を理解するためにこの分析を行いました。彼の分析によると、一定の圧力と質量では、気体の体積は温度に正比例します。
温度が上がれば体積も大きくなり、温度が下がれば体積も小さくなるということです。
チャールズ・ロウによると
V∝T————- (2)
したがって、
V=k2T
アバガドロの法則
1811年、アメデオ・アボガドロは、ダルトンの原子理論とゲイ・リュサックの法則を組み合わせて、アボガドロの法則と呼ばれる別の重要な気体法則を導き出しました。アボガドロの法則によると、一定の温度と圧力では、すべての気体の体積は同じ数の分子で構成されています。簡単に言えば、一定の温度と圧力では、気体の体積はその気体に存在する分子の数に正比例します。
アバガドロの法則によると
V∝n —————– (3)
したがって、
V=k3n
ここで、理想気体方程式の場合、方程式 (1)、(2)、および (3) を組み合わせると、
V∝nT/P
比例定数を取り除くと、
V=nRT/P
ここで、
R =気体定数
また
PV=nRT ———- (4)
式 (4) は理想気体の方程式です。
理想ガス
理想気体は、ランダムに移動し、弾性衝突によって相互作用する点粒子のセットから作成される理論上の気体です。
理想気体では、気体の分子はあらゆる方向に自由に動き、それらの間の衝突は完全に弾性的であると見なされます。つまり、衝突による運動エネルギーの損失はありません。
理想気体などというものはありませんが、密度が十分に低い場合、すべての実在気体はこの性質に近づきます。これは、ガス分子が互いに相互作用しないほど離れているために可能です。理想気体の概念は、実在気体の研究に役立ちます。
理想気体の法則の形式
モル体積
モル形式の理想気体方程式は次のように与えられます
Vm=V/n=RT/P
したがって、
PVm=RT
ここで、
Vm=モル体積
密度と比容積
⍴=m/V=nMw/V=PMw/RT
さて、
R/Mw=Rsp
したがって、
⍴=P/RspT
ここで、
Rsp=比気体定数
⍴=密度
Mw=分子量
理想気体の法則の限界
ここに与えられている理想気体にはいくつかの制限があります
<オール>結論
理想気体は、ランダムに移動し、弾性衝突によって相互作用する点粒子のセットから作成される理論上の気体です。
理想気体の法則は、理想気体の分子 1 グラムの圧力と体積の積が、気体の絶対温度と普遍気体定数の積と同じであることを決定します。
理想気体方程式は次のように与えられます
PV=nRT
理想気体の方程式は、ボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの法則の 3 つの法則で構成されています。
ボイルの法則による
P∝1/V
チャールズ・ロウによると
V∝T
アバガドロの法則によると
V∝n
