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今日は、ボイルの法則について学習しました。
シャルルの法則おさらい
前回の記事では、シャルルの法則について学びました。シャルルの法則とは、
P=ρRT
という理想気体の状態方程式において、P(圧力)が一定ならば、ρ(密度)とT(絶対温度)は反比例の関係であるというものでした(Rは定数)。つまり、Pが一定なら、ρが上がればTが下がり、ρが下がればTが上がるという関係です。
シーソーのイメージでした。
このシャルルの法則とは別に、もう一つ重要なのが今日紹介するボイルの法則です。イコールの関係を崩さないようにする、というのが二つの法則を理解するコツです。
ボイルの法則とは?
シャルルの法則では圧力であるPを定数(変わらない数字)としましたが、ボイルの法則で定数とするのは、絶対温度のTです。
すると、Rはもともと乾燥空気の気体定数と呼ばれる定数なので、イメージとしては以下のようになります。
P=ρ●◎
RとTは定数なので、「変わらない」という意味で●と◎の二つの記号に置き換えました。すると着目すべきは、
P=ρ
の部分のみということになります。
この部分から容易にわかるのは、P(圧力)が上がればρ(密度)が上がり、逆にρが上がってもPが上がるという関係です。イコールの関係を崩さないためには必ずそうなる必要があります(下がる場合も同様)。
絶対温度が一定のとき密度と圧力は比例関係にあるというのがボイルの法則です。(比例とは、一方が上がれば他方も上がる、あるいは一方が下がれば他方も下がる、ということ)
シャルルの法則はシーソーのイメージでした。今回のボイルの法則は、定数となるRとTの部分を一旦無視して、P=ρの部分だけに着目すれば簡単に理解できます。
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