シャルルの法則

定義

気体の圧力が一定のとき、体積は絶対温度に比例して変化するという法則。

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密閉されたピストン付き容器の中の気体を考える。温度を上げると分子の動きが激しくなり、ピストンを押し上げて体積が大きくなる。逆に温度を下げると体積は小さくなる。 つまり、圧力を変えない条件では、温度の上昇に合わせて気体はふくらみ、温度の低下に合わせて縮む。温度と体積は、絶対温度を使うと比例関係で表される。

数式

\[V \propto T\]

\[\frac{V}{T} = \mathrm{const.}\]

\[\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\]

\(V\)：体積（m³）
\(T\)：絶対温度（\(K\)）
\(V_1\)、\(V_2\)：変化前後の体積（m³）
\(T_1\)、\(T_2\)：変化前後の絶対温度（\(K\)）

ポイント

• 温度は必ず絶対温度で扱う。℃のままでは比例関係にならない
• 圧力が一定であることが条件であり、この条件がくずれるとそのまま使えない
• ボイルの法則とあわせて考えると、気体の状態変化を整理しやすい