•••Tatomm / iStock / GettyImages
日常生活では、一般的には空気の形で、時には他の形のガスに囲まれているという事実を当然のことと思っているでしょう。 愛する人のために購入するヘリウム入りの風船の花束であろうと、車のタイヤに入れる空気であろうと、ガスを利用するには、ガスが予測可能な方法で動作する必要があります。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
気体は通常、理想気体の法則で説明されている方法で動作します。 ガスを構成する原子や分子は互いに衝突しますが、新しい化合物の生成のように互いに引き付けられることはありません。 運動エネルギーは、これらの原子または分子の運動に関連するエネルギーの種類です。 これにより、ガスに関連するエネルギーが温度変化に反応します。 与えられた量のガスに対して、他のすべての変数が一定のままである場合、温度の低下は圧力の低下を引き起こします。
各ガスの化学的および物理的特性は、他のガスの特性とは異なります。 17世紀から19世紀の何人かの科学者は、制御された条件下での多くのガスの一般的な振る舞いを説明する観察を行いました。 彼らの発見は、現在理想気体の法則として知られているものの基礎となりました。
理想気体の法則の公式は次のとおりです。
PV = nRT = NkT
どこ、
- P =絶対圧力
- V =ボリューム
- n =モル数
- R =ユニバーサルガス定数= 8.3145ジュール/モルにケルビン単位の温度を掛けたもの。多くの場合、「8.3145 J / molK」と表されます。
- T =絶対温度
- N =分子の数
- k =ボルツマン定数= 1.38066 x 10-23 温度のケルビン単位あたりのジュール
- NA =アボガドロ数= 6.0221 x 1023 モルあたりの分子
理想気体の法則の式と少しの代数を使用して、温度の変化が固定された気体サンプルの圧力にどのように影響するかを計算できます。 推移的なプロパティを使用して、次の式を表すことができます。
PV = nRT \ implies \ frac {PV} {nR} = T
モル数、つまりガス分子の量は一定に保たれているので、モル数に 一定の温度変化は、特定のサンプルの圧力、体積、またはその両方に同時に影響します。 ガス。
同様に、圧力を計算する方法で式を表現することもできます。 この同等の式：
P = \ frac {nRT} {V}
は、圧力の変化が、他のすべてのものが一定のままであると、それに比例してガスの温度が変化することを示しています。