アボガドロの法則
気体に適用される場合、アボガドロの法則 (アボガドロの原理またはアボガドロの仮説とも呼ばれます) は、気体中の原子または分子の総数 (つまり、気体物質の量) は、気体が占める総体積に正比例すると述べています。一定の温度と圧力で。
アボガドロの法則は、特定の条件下で特定の気体に存在する温度、圧力、体積、および物質の量の間の関係を確立するという点で、理想気体方程式と密接に関連しています。
「アボガドロの法則」は、イタリアの科学者アメデオ・カルロ・アボガドロにちなんで名付けられました。アボガドロは、特定の (一定の) 温度と圧力で同じ体積を占める 2 つの異なる理想気体は、同じ数の分子を含む必要があると提案しました。アボガドロの法則は、2 つの異なる理想気体は分子数が同じであるという仮定に基づいています。
数式
アボガドロの法則は、圧力と温度が一定に保たれている場合、次の式を使用して数学的に表すことができます。
V∝n
V/n =k,
ここで、V はガスの体積を表し、n は存在するガス状物質の量 (多くの場合モルで表されます) を表し、k は定数値を表します。ガス状物質の量の増加は、次の式を使用して計算できます:ガス状物質の量が増加すると、ガスが占有するスペースの量も比例して増加します。
アボガドロの法則では、V1/n1 =V2/n2 (つまり、k) と規定されています。
派生
アボガドロの法則を導き出すには、まず次のように表現できる理想気体方程式を解かなければなりません:
PV =nRT は数式です。
どこで、
容器の壁にかかるガスの圧力は文字「P」で示され、ガスが占める体積は文字「V」で示されます。
ガス状物質の量は文字「n.」（ガスのモル数）で表されます
普遍気体定数は文字「R」で表されます。
気体の絶対温度は文字「T」で表されます。
理想気体の方程式を整理すると、次の式が得られます。
V/n =(RT)/P =(RT)/P
この場合、(RT)/P は定数です (温度と圧力が両方とも一定に保たれ、2 つ以上の定数の積/商が常に定数であるため)。したがって:
V/n =k は数式です。
このように、気体が占める体積と気体分子の数との関係が線形であることを実証することができます。
ガスのガスのモル体積
アボガドロの法則によると、気体物質の体積と量の関係は一定です (圧力と温度が一定の場合)。次の式を使用して、この定数 (k) の値を決定することができます:
k =(RT)/P は 2 つの数値の比率です。
温度と圧力の標準条件を使用すると、T の値は 273.15 ケルビンに対応し、P の値は面積 1 平方メートルあたり 101.325 キログラムに対応します。その結果、STP では、1 モルのガスが次の量のスペースを占有します:
8 314 J.mol-1.K-1*(273.15 K)/(101.325 kPa) =22.4 リットルは、1 モルのガスが占める体積です。
その結果、STP では、1 モルのガス状物質が 22.4 リットルの体積を占めます。
アボガドロスの法則のイラスト
呼吸のプロセスは、アボガドロの法則が実際に働いていることを見事に表しています。吸入の結果、人間は肺内の空気のモル量の増加と、肺の容積の増加 (肺の拡張) を経験します。
アボガドロの法則が実際に働いているもう 1 つの例は、非常に一般的な自動車タイヤの空気の抜けです。タイヤ内に閉じ込められた空気を逃がすには、タイヤ内に存在する空気のモル数を比例して減らす必要があります。これにより、ガスが占める空間の体積が減少し、タイヤの形状が失われ、収縮します。
アボガドロの法則の限界
アボガドロの法則は理想気体に完全に適用できるという事実にもかかわらず、実在気体の近似関係しか提供できません。低温高圧では、実在気体の理想的な挙動からの逸脱がより顕著になります。
アボガドロの法則は、重い分子よりも分子量が比較的小さいガス分子 (ヘリウムや水素など) によって厳密に守られます。これは覚えておくべき重要なポイントです。
留意すべき重要事項
- 同様の温度と圧力の条件下では、等量のさまざまな気体には、それぞれの状態にある同数の分子が含まれます。
- アボガドロ法はガスにのみ適用されます。
- アボガドロの法則の重要性は、存在するガスの量と存在するガスの量を決定するために使用できることです。
- 自動車のタイヤの収縮は、アボガドロの法則が実際に働いている好例です。
- 式 k =(RT)/P を使用して、定数の値を計算できます。
- 化学では、圧力または容器内に存在するガスの数を測定するために、アボガドロの法則がより一般的に使用されます。
- これは、計算を実行する目的で化学およびプロセス エンジニアによっても利用されます。
- 分子量が大きい気体とは対照的に、ヘリウムや水素などの分子量が小さい分子を含む気体は、より一貫してアボガドロの法則に従います。
- 以下に示すように、呼吸のプロセスは、アボガドロの法則が実際に働いているもう 1 つの例です。
- 温度と圧力が一定またはそれに近い限り、量は増加し、それに伴って体積も増加します。
- 温度と圧力が同じまたは一定の場合、量は減少し、量が減少した結果、体積が減少します。
- アボガドロ法は、18 世紀の有名なイタリア人科学者アメデオ カルロ アボガドロにちなんで名付けられました。
結論
アボガドロの法則 (アボガドロの原理またはアボガドロの仮説とも呼ばれます) は、気体中の原子または分子の総数 (つまり、気体物質の量) は、一定の温度と圧力で気体が占める総体積に正比例すると述べています。アボガドロの法則によれば、気体物質の体積と量の関係は一定です (圧力と温度が一定の場合)。それは理想気体に完全に適用できるという事実にもかかわらず、アボガドロの法則は近似的な関係しか提供できません。実在ガス。低温および高圧では、実在気体の理想的な挙動からの逸脱がより顕著になります。アボガドロの法則は気体にのみ適用されます。アボガドロの法則の重要性は、存在する気体の量と体積を決定するために使用できることです。ガスが存在します。
