ボイル・シャルルの法則(物理)
概要
物理でも化学でも大活躍するボイル・シャルルの法則。ここでは物理の文脈から学ぼう。
そして、熱平衡状態にある気体の状態量には、次のボイル・シャルルの法則が成り立つ。
右辺は
ここでの温度
で定まるが、問題を解く上では、指定されていない限り絶対温度は
また、ボイル・シャルルの法則は、その名前から滲み出ているように、ボイルさんが発見したボイルの法則と、シャルルさんが発見したシャルルの法則をまとめた総称で、各法則よりもこっちのまとめたものだけ押さえておけばOK。詳しくは、下で見よう。
でも残念ながら、実際に熱力学の入試問題などを解く上では、ボイル・シャルルの法則はそんなに重要な法則ではなく、進化版である 「状態方程式」 を理解して使いこなせられれば、ボイル・シャルルの法則は覚えておく必要がない。という脇役オブザイヤーな法則。
例
【問】
【答】求める圧力を
と求まる。
歴史の流れ
まず
※const. は一定という意味。
これをボイルの法則という。
その後、
これをシャルルの法則という。
以上
補足
興味がある人向けに、ボイル・シャルルの法則の補足。
ボイルの法則の右辺の定数を
と表せる。一方で、シャルルの法則より、
よって、
という形の関数であるはずであり、
となり、ボイル・シャルルの法則が導かれる。
余談だが、「ボイシャル」と略すと少しイケてる感じが出る、気がする。