理想気体の法則：圧力、体積、温度

1 · 予測

一定量の気体を剛体容器に密封する。加熱すると圧力はどうなるか？

• 温度が上がると圧力は低下する。
• 圧力は温度に比例して増加する。
• 圧力は温度に依存しない。

2 · 準備

1. ideal-gas-sandbox プリセットを開き、「リセット」を押す。アルゴン 1 mol が固定体積 0.0249 m³ を満たしている。
2. 容器の圧力表示を有効にする。
3. 各試行の気体温度を設定し、圧力を記録する。

3 · データ収集

3回の試行について、圧力 P（縦軸）を温度 T（横軸）に対してプロットする。原点を通る直線になるか？

4 · 分析

1. 1回の試行について、n = 1 mol、R = 8.314 J/(mol·K)、V = 0.0249 m³ を用いて P = nRT/V を計算する。表と比較する。
2. 気体の体積と量を固定すると、圧力と絶対温度が正比例する理由を説明する。

5 · 発展

1. 理想気体の法則では、温度は摂氏ではなくケルビンでなければならない。負やゼロの値を許す摂氏を使うと、見つけた正比例関係が壊れる理由を説明する。
2. 固定体積でも、内部エネルギーの列は温度とともに増える。U = (f/2)nRT を使って、一定量の気体を一定体積で加熱すると圧力と内部エネルギーが同時に増える理由を説明する。

この実験の物理

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