理想気体の状態方程式

ファイル:Isotherms of ideal gas.png 図は、理想気体の等温曲線。 温度が一定のいくつかの条件下での 圧力 pと体積 Vの関係を示す。 左下から右上に向かって高温になる。

理想気体の状態方程式︵universal gas equation︶は、理想気体を有効に記述する状態方程式。次のように表される。

$pV=nRT$$pV=nRT$
ここで、p は気体の圧力、V は気体が占める体積、n は気体の物質量︵モル数︶、R は気体定数、T は気体の熱力学温度である。

この式は、気体の法則すなわち次の法則を一般化したものである。

●ボイルの法則…温度一定のもとでは、圧力と体積は互いに反比例する。

●シャルルの法則…圧力一定のもとでは、体積は熱力学温度に比例する。︵ゲイ・リュサックの法則ともいう︶

●ボイル＝シャルルの法則…体積は、圧力に反比例し、熱力学温度に比例する。

実在気体の場合は、気体は近似的にこの方程式に従い、式の有効性は気体の密度が0に近づきかつ高温になるにつれて高まる。密度が0に近付けば、分子の運動に際し、お互いがぶつからずに、分子自身の体積が無視できるようになる。また、 高温になることによって、分子の運動が高速になり、分子間力︵ファンデルワールス力︶が無視出来るようになるからである。

関連項目

• 熱力学
• 気体分子運動論
• ファンデルワールスの状態方程式