シャルルの法則は、低圧および高温でのみ適用されます。シャルルの法則が適用されるのは完全気体のみです。高圧では、量と温度の関係は線形ではありません。シャルルの法則では、圧力は一定のレベルに維持されます。圧力が一定であれば、気体の体積は温度に比例します。
シャルルの法則
シャルルの法則によれば、圧力が一定に保たれている場合、特定の気体の体積は温度に比例します。
VT =k はシャルルの法則の方程式です。
その結果、V =kT となります。この法則は、2 つの異なる状況下で同等の物質を比較するときに、V=kT として表現されることがよくあります。
V1V2 =T1T2
V1T2=V2T1
この式に見られるように、気体の温度が上昇すると、その体積も増加します。これは、シャルルの法則を使用して体積と温度を比較できることを意味します。
与えられた温度 (Gay-Lussac の数値によると -266.66°C) では、シャルルの法則はガスの体積がゼロに減少することを暗示しているようです。気体は室温ではエネルギーを持たないため、分子は動くことができません。温度と体積の間の直接的な関係は、シャルルの法則として知られています。分子の温度が上昇している間、圧力が一定のままで分子の量が一定のままである場合、分子はより速く移動し、ガス容器により大きな圧力が発生し、体積が増加します
シャルルの法則の問題
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30°C では、気体サンプルは 2.50 L を占めます。温度が 70°C に上昇し、圧力が一定のままである場合、気体の新しい体積はどれくらいになりますか?
解決策: V1 =2.50 L
V2 =?
T1 =273 + 30 =303 K
T2 =273 + 70 =343 K
ここでは圧力が一定であるため、シャルルの法則を適用します:
V1/T1 =V2/T2
または V2 =(V1/ T1) x T2
=[(2.50 L) /(303 K)] x (343 K)
=2.83L
- 90°C では、ヘリウム サンプルの体積は 500 mL です。液体の体積が 240 mL になる温度を求めます。圧力が同じままであると仮定します。
解決策: V1 =500mL
V2 =240mL
T1 =90 + 273 =363 K
T2 =?
圧力は一定のままであるため、シャルルの法則を適用すると、次のようになります。
V1/T1 =V2/T2
または T2=(T1/ V1) xV2 =(363/500) (240)=174.2 K
または t =174.2 – 273 =–98.8°C
- 圧力定数が与えられている場合、気体の体積が 0 °C で 3 倍になる温度を求めてください?
解決策: V を 0°C での気体の体積とします。
V1 =V
T1 =273 + 0 =273 K
V2 =3V
T2 =?
圧力は一定のままなので、適用します
シャルルの法則、V 1 /T 1 =V 2 /T 2
T 2 = (T1/ V1) xV2 =(273 x 3V) / V =819K
温度を摂氏スケールに変更する
温度 =819 – 273 =546°C.
- 気温 23.4°C の太平洋を航行中の船で、4L の空気で風船を膨らませます。インド洋の位置での気球の体積を計算しますか?撮影するインド洋の温度は26.1℃です。
解決策: チャールズの法則によれば、
V1/T1 =V2/T2
V1 =4L
V2 =?
T1 =273 + 23.4 =296.4 K
T2 =273 + 26.1 =299.1
V2 =(V1/T1)。 T2 =(V1 x T2 )/ T1 =4L x 299.1K / 296.4K =4.036 L
- ガスの温度が 1 バールの一定圧力で 30°C から 50°C に連続的に上昇する場合、最初の体積が 600 ml の場合、ガスの体積の増加はいくらになるでしょうか。 ?
解決策: ここではシャルルの法則を使用します:
V1/T1 =V2/T2
V1 =600 mL、V2 =?
T1 =273 + 30 =303 K
T2 =273 + 50 =323 K
V2 =(V1/T1)。 T2 =(V1 x T2 )/T1
V2 =(600x 323) /303 =639.6 mL
∴ 空気量の増加 =639.6 – 600 =39.6 mL
- 47 での一定量のガスの体積 いいえ C、定圧は 225 cm 3 .気温が 27 度に下がった場合 いいえ 一定圧力で C の場合、気体の体積は?
解決策: シャルルの法則によると、
V1V2=T1T2
こちら
V1 =225 cm3
V2 =?
T1 =273+ 47 =320K
T2 =273+ 27 =300K
だから、
V2=225×320300
V2=240cm3
- ある 31.0 °C で 3.00 L のガスを 2.00 L に圧縮すると、温度の低下は摂氏スケールでいくらになりますか?
解決策:
(3.00 L) / 304.0 K) =(2.00 L) / (x)
クロス乗算して取得:
x =202.6 K
- ガスは 27.0 °C の温度で 900.0 mL を占めます。 132.0 °C での体積は?
解決策:
(900.0 mL) / (300.0 K) =(x) / (405.0 K)
x =1215 mL
- 40.0 ml のガスを 23.0 °C から 2.00 °C に冷却した場合の、与えられたガスの体積変化を求めますか?
解決策:
(40.0 mL) / (296.0 K) =(x) / (275.00 K)
クロス乗算して取得:
296x =11000
x =37.1 mL
ボリュームの変化 =40 – 37.1
体積が 2.9 mL 減少します。
- 気体は標準温度で 2.00 L を占めます。 233.0 °C での体積は?
解決策:
交差乗算形式では、次のようになります:
V1T2 =V2T1
V2 =(V1) [T2 / T1] <—温度をグループ化した方法に注目してください
x =(2.00 L) [(506.0 K) / (273.0 K)]
x =3.7L
結論
シャルルの法則によれば、特定の気体の体積は、圧力が一定であれば温度に比例します。
この記事では、シャルルの法則に関連するさまざまな質問と、学生が概念を理解しやすくするための解決策について説明しました。
