これだけは絶対に覚えとけ！！それくらい重要な気体の状態方程式を理解しよう。
皆さんこんにちは。
Tsuyo-piです。
皆さんは
「気体の状態方程式」
という言葉を聞いたことはありますか？
「方程式」という言葉が入っているから、
なんだか複雑な事のように
感じてしまうかもしれません。
だからと言って、少し敬遠しているのでは
ないでしょうか？
絶対にそれはダメです！
気体の状態方程式は、気体の問題が出題されれば、
確実に使わないと、問題を解けません。
というよりも、
問題を解き進める事が
一切できなくなります。
この気体の状態方程式を変形させたりして、
また新たな使用方法を導き出す事もできます。
それくらい重要なものですから、
一度覚えてしまえば
気体の問題はほとんど
解けるようになります。
しかも、この気体の状態方程式は、
工学系の大学に入学した後でも出てきます。
この方程式を暗記してしまえば、
大学でも使えてしまうのです。
どれくらい重要なものか、なんとなく
分かってくれたことと思います。
というわけで、
気体の状態方程式とは
どのようなものか、理解しちゃいましょう！
気体の状態方程式とは、
pV=nRT
ここで、
p=圧力 (Pa)
V=体積 (L)
n=物質量 (mol)
R=気体定数=8.31×10^3 (Pa・L /(mol・K))
T=絶対温度 (K)
の事を言います。
なぜこのような式になるのか、
深く理解しなくても、
とにかくこの式を覚えることさえ出来ていれば、
あとは、問題文に書いてある値を、
式に代入するだけで、問題は解く事が出来ます。
さて、ここで新たに
R=気体定数=8.31×10^3 (Pa・L /(mol・K))
という見たことのない定数が出てきました。
この値は実は今までの知識で
導き出す事ができるのです。
以前、ボイル・シャルルの法則を学習しました。
ボイル・シャルルの法則では、
pV/T=k
k=定数
という関係が成り立っています。
ここで、
標準状態、１molの気体について考えます。
p=1.013×10^5 Pa
V=22.4 L
T=273 K
以前、22.4L/mol という、標準状態下での、
1molあたりの気体の体積について
学習しました。
それも、今回使用しています。
これらの値をpV/T=kに代入しますと、
Kの値を求める事ができます。
ここで出てきた 8.31×10^3 (Pa・L /(mol・K))
こそ、「気体定数」というものなのです。
要するに、
pV/T=R (R=気体定数=8.31)
この式を等式変形する事で、
pV=RT
という式を作れます。
しかしこれは1molあたりの気体を表す方程式です。
n molの気体の場合は、
p=1.013×10^5 Pa
V=22.4 L/mol×n mol =22.4n L
T=273 K
（体積Ｖの部分のみ変更）
これをpV/T=k に代入すると、
8.31×10^3n (Pa・L /(mol・K))
pV/T=Rn (R=気体定数=8.31)
この式を等式変形する事で、
pV=nRT
という式を作れます。
ボイル・シャルルの法則より、
気体の状態方程式 pV=nRT
を導き出せるという事が
わかったと思います。
この
pV=nRT
は絶対に覚えなければいけません。
寝る前に10回は唱えて、夢の中まで
pV=nRT
が出てくるくらいにして、
確実に覚えていって欲しいと思います。
というわけで、
ここまでお読みいただき、
ありがとうございました。
