はじめに
皆様は、プロパンガスなど気体の可燃物を使用することがあると思います。危険物取扱者の試験においても、気体の特性を理解しなければ解けない問題が出題されることもあります。
今回の記事では、気体に関する性質や関係式について解説します。
また、気体に関する設問は、危険物取扱者甲種の試験においては、物理・化学にて出題される可能性があります。危険物取扱者甲種の試験については、こちらの記事もご参照ください。
気体に関する法則
ボイルの法則
ボイルの法則は、気体の圧力と体積の関係を示します。気体の温度が一定の時、圧力\(P\)と体積\(V\)の積が一定となるという法則で、定数\(k\)を用いて
\(PV=k\)
と表されます。
シャルルの法則
シャルルの法則は、気体の温度と体積の関係を示します。気体の圧力が一定の時、体積\(V\)は温度\(T\)と比例関係になるという法則で、定数\(k\)を用いて
\(V=kT\) または \(\dfrac{V}{T}=k\)
と表されます。
気体の状態方程式
上記のボイルの法則・シャルルの法則では気体の温度・圧力・体積の関係が示されていますが、試験中にど忘れしてしまう恐れもあるでしょう。
これまでの内容は、気体の状態方程式を覚えるだけで対応できます。気体の温度\(T\)、圧力を\(P\)、体積を\(V\)に加え、気体の物質量を\(n\)、気体定数を\(R\)とすると、
\(PV=nRT\)
という関係が成り立ちます。\(n\)と\(R\)は通常一定なので、温度\(T\)が一定の時は\(PV\)が一定となりボイルの法則が、圧力\(P\)が一定の時は\(V/T\)が一定となりシャルルの法則が成立します。
おわりに
気体の状態方程式は、気体に関する問題を解くうえで力強いツールです。物理化学で合格点をとるためにも、頭に入れておくことをお勧めします。
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