温度の低下は、含まれるガスの圧力にどのように影響しますか?

液体または固体の分子とは対照的に、気体の分子は、それらを閉じ込める空間内を自由に移動できます。 彼らは飛び回って、時々お互いにそしてコンテナの壁と衝突します。 それらが容器の壁に及ぼす集合的な圧力は、それらが持つエネルギーの量に依存します。 それらは周囲の熱からエネルギーを引き出すので、温度が上がると圧力も上がります。 実際、2つの量は理想気体の法則によって関連付けられています。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

硬い容器では、ガスによって加えられる圧力は温度によって直接変化します。 容器が硬くない場合、理想気体の法則に従って、体積と圧力の両方が温度によって変化します。

理想気体の法則

多くの個人の実験的研究を通じて何年にもわたって導き出された理想気体の法則は、ボイルの法則とチャールズおよびゲイ・リュサックの法則に従います。 前者は、与えられた温度(T)で、ガスの圧力(P)にそれが占める体積(V)を掛けたものが一定であると述べています。 後者は、ガスの質量(n)が一定に保たれている場合、体積は温度に正比例することを示しています。 最終的な形では、理想気体の法則は次のように述べています。

PV = nRT

ここで、Rは理想気体定数と呼ばれる定数です。

ガスの質量と容器の体積を一定に保つと、この関係から、圧力は温度によって直接変化することがわかります。 温度と圧力のさまざまな値をグラフ化すると、グラフは正の傾きを持つ直線になります。

ガスが理想的でない場合はどうなりますか

理想気体とは、粒子が完全に弾性であり、互いに引き付けたり反発したりしないと想定される気体です。 さらに、ガス粒子自体には体積がないと想定されています。 これらの条件を満たす実在気体はありませんが、多くの場合、この関係を適用できるほど接近しています。 ただし、ガスの圧力や質量が非常に高くなったり、体積や温度が非常に低くなったりする場合は、実際の要因を考慮する必要があります。 室温でのほとんどのアプリケーションでは、理想気体の法則により、ほとんどの気体の挙動を十分に近似できます。

圧力は温度によってどのように変化するか 

ガスの体積と質量が一定である限り、圧力と温度の関係は次のようになります。

P = KT

ここで、Kは、体積、ガスのモル数、および理想気体定数から導出される定数です。 理想気体の条件を満たすガスを壁の固い容器に入れて、体積が変化しないようにすると、 容器を密封し、容器の壁の圧力を測定します。下げると減少するのがわかります。 温度。 この関係は線形であるため、任意の温度でのガスの圧力を推定できる線を引くには、温度と圧力の2つの読み取り値が必要です。

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この線形関係は、ガスの弾性が不完全な場合、非常に低い温度で崩壊します。 分子は結果に影響を与えるのに十分重要になりますが、圧力を下げると圧力は低下します 温度。 ガス分子がガスを理想として分類するのを妨げるほど大きい場合も、関係は非線形になります。

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