定圧変化

ていあつへんか

気体の圧力を一定に保ったまま、体積と温度が変化する状態変化。

気体を入れた容器の上に、なめらかに動くピストンがあり、その上に一定の重さのおもりが乗っている場面を考える。このとき外からかかる圧力は変わらないので、気体を温めるとピストンが上がって体積が大きくなり、冷やすとピストンが下がって体積が小さくなる。つまり、圧力はそのままで、体積と温度だけが一緒に変わる。

別の見方をすると、気体がふくらむためには外側を押し返す必要がある。定圧変化では、その押し返す相手の強さがずっと同じなので、温度が上がれば、その分だけ気体はより大きな体積をとることができる。

\[\frac{V}{T} = \text{一定}\]

または

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

\(V\)：体積（m³）
\(T\)：絶対温度（K）
\(V₁、V₂\)：変化の前後の体積（m³）
\(T₁、T₂\)：変化の前後の絶対温度（K）

この関係は、圧力と気体の量が一定のときに成り立つ。温度をセルシウス温度でそのまま使うと比例関係が崩れるので、必ず絶対温度で考える。

分野：熱