理想気体の状態方程式
気体の粒子は絶えず飛び回り、容器の壁にぶつかって圧力をつくる。気体を小さな体積に押し込めたり、加熱したり、粒子を増やしたりすると圧力は上がる。分子が密集したり速く動いたりして、壁により強くより頻繁にぶつかるからである。理想気体の状態方程式は、圧力・体積・気体の量・温度を1つの式で結びつける。
P · V = n · R · T
- P — 圧力 (Pa): 気体が容器の壁に及ぼす単位面積あたりの力
- V — 体積 (m³): 気体が占める空間の大きさ
- n — 物質量 (mol): 気体粒子のモル数
- R — 気体定数 (J/(mol·K)): 圧力・体積・物質量・温度の単位を結ぶ固定の定数
- T — 温度 (K): 気体の温度。ケルビン目盛りで測る
容器に 1 mol の気体が入り、温度 300 K、体積 3 m³ に押し込められている。気体が及ぼす圧力は？
- n = 1 mol
- T = 300 K
- V = 3 m³
- P = n · R · T / V
- P = (1 mol · 8.31 J/(mol·K) · 300 K) / 3 m³
P = 831 Pa