理想気体の法則は、気体の温度、体積、圧力に関連する問題を解くために使用できる数式です。 この方程式は近似値ですが、非常に優れた方程式であり、さまざまな条件で役立ちます。 ガスの量をさまざまな方法で説明する、密接に関連する2つの形式を使用します。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
理想気体の法則はPV = nRTです。ここで、P =圧力、V =体積、n =ガスのモル数、Tは温度、Rは比例定数で、通常は8.314です。 この方程式を使用すると、ガスに関する実際的な問題を解決できます。
レアルvs。 理想気体
呼吸する空気、パーティー用気球のヘリウムやメタン、食品の調理に使用する「天然ガス」など、日常生活の中でガスを扱います。 これらの物質は、圧力や熱に反応する方法など、共通して非常によく似た特性を持っています。 ただし、非常に低い温度では、ほとんどの実在気体は液体に変わります。 比較すると、理想気体は、実際の物質というよりも、有用な抽象的なアイデアです。 たとえば、理想気体が液体になることはなく、圧縮率に制限はありません。 ただし、ほとんどの実在気体は理想気体に十分近いため、理想気体の法則を使用して多くの実際的な問題を解決できます。
体積、温度、圧力、量
理想気体の法則の方程式では、等号の片側に圧力と体積があり、反対側に量と温度があります。 これは、圧力と体積の積が量と温度の積に比例することを意味します。 たとえば、一定量の一定量のガスの温度を上げる場合は、圧力も上げる必要があります。 または、圧力を一定に保つと、ガスはより大きな体積に膨張する必要があります。
理想気体と絶対温度
理想気体の法則を正しく使用するには、絶対温度単位を使用する必要があります。 摂氏と華氏は負の数になる可能性があるため、機能しません。 理想気体の法則の負の温度は、存在し得ない負の圧力または体積を与えます。 代わりに、絶対零度から始まるケルビンスケールを使用してください。 英国単位を使用していて華氏関連のスケールが必要な場合は、絶対零度から始まるランキンスケールを使用してください。
方程式形式I
理想気体方程式の最初の一般的な形式は、PV = nRTです。ここで、Pは圧力、Vは体積、nは気体のモル数、Rは比例定数、通常は8.314、Tは温度です。 メートル法の場合、圧力にはパスカル、体積には立方メートル、温度にはケルビンを使用します。 一例を挙げると、300ケルビン（室温）の1モルのヘリウムガスは、101キロパスカルの圧力（海面圧力）未満です。 それはどのくらいのボリュームを占めますか？ PV = nRTを取り、両側をPで除算し、Vだけを左側に残します。 方程式はV = nRT÷Pになります。 1モル（n）×8.314（R）×300ケルビン（T）を101,000パスカル（P）で割ると、0.0247立方メートルの体積（24.7リットル）が得られます。
方程式フォームII
科学の授業では、もう1つの一般的な理想気体方程式の形式はPV = NkTです。 大きな「N」は粒子（分子または原子）の数であり、kはボルツマン定数であり、モルの代わりに粒子の数を使用できるようにする数です。 ヘリウムやその他の希ガスには、原子を使用することに注意してください。 他のすべてのガスについては、分子を使用してください。 この式は、前の式とほぼ同じ方法で使用してください。 たとえば、1リットルのタンクは10を保持します23 窒素の分子。 温度を200ケルビンまで下げると、タンク内のガスの圧力はどのくらいになりますか？ PV = NkTを取り、両側をVで除算し、Pを単独で残します。 方程式はP = NkT÷Vになります。 10を掛ける23 ボルツマン定数（1.38 x 10）による分子（N）-23）、200ケルビン（T）を掛けてから、0.001立方メートル（1リットル）で割って圧力を求めます：276キロパスカル。