1-2ボイル・シャルルの法則

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    ボイル・シャルルの法則
    学校で習わない考察。
    状態方程式
     まずは「状態方程式」から話を始めよう。
    p V = n R T
     高校で学ぶことなので復習も兼ねてこの辺りから始めるのがいいだろう。 この式はボイルの法則とシャルルの法則を組み合わせることで得られる。 どこまでがボイルの法則で、シャルルの法則が何だったかなんてのは私はこれまで気にしたこともない。 科学史には興味がなかったから。 結果こそが全てであって、発見した人の個人的な事柄などはどうでもいいと思っていた。  しかし真の理解のためには、発明発見の背景にどんなことがあったのかを知らなくてはいけないことがある。 物理とは積み重ねであって、何を根拠にしてこの結果を導き出すことに成功したのか、という部分を説明できることが大事なのだ。
     この式の中の n はモル数を表す。 物質の量が多いほど体積が増えるのは当然だ。 いや、本当か? 二つを一緒にしたら少し縮むかも知れないじゃないか。 実際、そんな化学変化もある。 しかし化学変化については考えないことにしよう。 それに量を増やしても縮まないことは実験で確かめたということで納得してもらおう。  いや、別の言い方をしておいた方がいいな。 これからはこの式に従うような気体についてのみ考えることにするのだ。 そのような気体を「理想気体」と呼ぶ。 もちろん現実にはそんなものは存在しない。 多くの気体はこの式におおよそ従うのだが、色々な原因があってこの式からはほんの少しだけずれるのだ。 しかし少しだからいいじゃないか。 細かいことを気にしてばかりいると先へ進めない。 ずれる原因なんかは本当に大切なことが分かった後で考えればいいのだ。
     誰だ? 「科学なんて所詮理想ばかりで、現実には何の役にも立たない」なんて子供染みた文句を言ってるのは? たまに偉そうにこういうことを言う人に出くわすのだが、いきなり何もかも出来るなどと期待する方がどうかしている。 中学や高校で習う範囲ではまだ基礎しか学んでないのだから当然だろう。 文句を言うくらいならもっと科学が現実の役に立つものとなるように改良に協力して欲しいものだ。
     状態方程式の説明に戻ろう。 この式の中の R は「気体定数」と呼ばれるものだ。 モル数やら体積やら温度やら、人間の好き勝手に決めた単位で表した量の間の関係を結びつけて式を作るのだから、当然辻褄合わせのための数字が必要になる。 数値そのものに重要な意味が隠されているわけではないが何かの役に立つかも知れないので一応書いておく。
    R = 8.314472 J mol-1 K-1
     温度 T は「絶対温度」を使う。 シャルル氏が気体の温度と体積の関係を調べていたところ、温度が低くなるほど体積が減ることが分かった。 その関係をグラフにすると直線になっており、このままずーっと冷やしていくとひょっとして体積が0になってしまうところがあるのではないかと考えられる。 その温度を「絶対零度」と呼ぶ。 だいたい -273 ℃ 付近だ。 1787年のことなのでまだそんな低い温度を作り出す技術はないが、その温度を基準にした温度を使えば、体積と温度が比例するという法則が出来上がるだろう。 それが「絶対温度」であり単位はK(ケルビン)を使う。 つまり、0 ℃ が約 273 K、100 ℃ が約 373 K だ。
     「絶対零度」の存在は彼より数十年も前にとっくに予想はされていたわけで、シャルル氏の仕事としては、比例関係を見出したこと、どんな気体に対しても同じ関係がおよそ成り立つ

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    ボイル・シャルルの法則
    学校で習わない考察。
    状態方程式
     まずは「状態方程式」から話を始めよう。
    p V = n R T
     高校で学ぶことなので復習も兼ねてこの辺りから始めるのがいいだろう。 この式はボイルの法則とシャルルの法則を組み合わせることで得られる。 どこまでがボイルの法則で、シャルルの法則が何だったかなんてのは私はこれまで気にしたこともない。 科学史には興味がなかったから。 結果こそが全てであって、発見した人の個人的な事柄などはどうでもいいと思っていた。  しかし真の理解のためには、発明発見の背景にどんなことがあったのかを知らなくてはいけないことがある。 物理とは積み重ねであって、何を根拠にしてこの結果を導き出すことに成功したのか、という部分を説明できることが大事なのだ。
     この式の中の n はモル数を表す。 物質の量が多いほど体積が増えるのは当然だ。 いや、本当か? 二つを一緒にしたら少し縮むかも知れないじゃないか。 実際、そんな化学変化もある。 しかし化学変化については考えないことにしよう。 それに量を増やしても縮まないことは実験で確かめたということで納得してもら..

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