コラム28： 理想気体の状態方程式

窒素，水素，不活性ガスなど簡単な形の分子からなる気体（理想気体）の体積は，圧力が一定ならばコラム21で述べたように，絶対温度に比例します（シャルルの法則）。理想気体は温度が変わらない場合，体積は圧力に反比例します。この関係をボイルの法則といいます。2つの法則を合わせてボイル・シャルルの法則といいます。高校の物理や化学の教科書には式が書いてありますが，ここでは省略します。それをさらに，便利な形にしたのが理想気体の状態方程式

pV = nRT

です。ここで，pは圧力，Vは体積です。nは物質量 (私が学生の頃は「モル数」と習いました) ^[1]とよばれる物質の量をあらわすものです。R（= 8.31 J/mol･K）は気体定数とよばれるものです。Tは絶対温度とよばれ，セッ氏温度の値に273.1を足した値で [K] （ケルビン）という単位を持つ量です。この式は十分高い温度でよくなりたちます。室温以上の温度での窒素，水素，不活性ガスなど空気などに対してよくなりたちます。

[1] アボガドロ数とは分子量にグラムをつけた量の物質量。水の分子量はH₂O = 1 × 2+16 =18なので，18グラムが1モルとなる。正しくは原子または分子がアボガドロ数NA（6.02×1023）個だけ集まった物質量。

関連動画: 「気体の体積変化と温度計」（7分47秒）

関連サイト: 「第5回　熱と気体の膨張と浮力」