ボイルシャルルの法則による気体の圧力計算方法

ボイルシャルルの法則に基づく問題では、気体の圧力、体積、温度の関係を計算します。今回の問題では、気体が与えられた条件で体積と温度が変化するので、新しい圧力を求める方法を解説します。

問題の整理

最初の状態では、気体の温度は-13℃（または260K）、圧力は1.5×10^5Pa、体積は2Lです。次の状態では、温度は117℃（または390K）、体積は3Lです。このとき、圧力を求めます。

ボイルシャルルの法則は次のような式で表されます。

P1 × V1 / T1 = P2 × V2 / T2

ここで、P1、V1、T1は初期の圧力、体積、温度を、P2、V2、T2は最終的な圧力、体積、温度を表します。温度は絶対温度（ケルビン）で表す必要があります。

温度を摂氏からケルビンに変換するには、摂氏温度に273を足します。したがって、最初の温度は-13℃なので、温度は260Kになります。次に、117℃をケルビンに変換すると、390Kとなります。

式に数値を代入して求めます。

1.5×10^5 × 2 / 260 = P2 × 3 / 390

これを解くと、P2 = (1.5×10^5 × 2 × 390) / (260 × 3) = 3.0×10^5Pa

したがって、最終的な圧力P2は3.0×10^5Paとなります。

ボイルシャルルの法則に基づき、体積と温度が変化したときに気体の圧力を求める方法を学びました。気体の状態が変わる際、温度は絶対温度に変換し、ボイルシャルルの法則を使って計算します。この方法を使えば、気体の圧力を簡単に求めることができます。