ボイルの法則とは？【化学】【高校】

皆さんこんにちは！

今回は高校化学気体の性質で習うボイルの法則とはいったい何なのかについて簡単に解説していこうと思います！

ボイルの法則の式は次のような式になります。

または

(は一定)

この式の意味と実際の使い方について理解していきましょうね！

ボイルの法則とは

まずは教科書に載っている定義から確認していきます。

定義

「温度一定の時、一定物質量の気体の体積Vは圧力Pに反比例する。」

この関係は1662年に発見されました。

これを式で表現すると、次のような式になります。

(は一定)

 この法則が表していることは何なのか、確認していきましょう！

法則の意味

圧力と体積が反比例する。

つまり、

圧力が大きくなればなるほど体積が小さくなる

ということですよね。

それでは下の図を見てみてください。

図のように気体が入った入れ物のふたの部分に強い力を加える(圧力を加える)と入れ物の中の気体の体積は小さくなりますよね。

これは普段生活している中でもよく起こっている現象で当たり前すぎるくらいだと思います。

ボイルの法則はこの当たり前の現象が、実は反比例の関係にあるということを言っているだけなのです！

(ただし、何でもいいというわけではなくて、温度一定の時のみ反比例という関係がなりたつということに注意してください。)

それでは少し例題を見て理解を深めていきましょう。

例題

問：温度一定で、圧力200Pa、体積5Lの気体の圧力を100Paにすると体積は何Lになるか。

この問題は、最初に温度一定と書いてありますよね。

これが書いてあるためにボイルの法則を使うことができます！

それではボイルの法則を適用して解いていきましょう。

反比例という言葉は小学校でも習いますが、

「一方の変数が2倍、3倍、4倍......となるともう一方は1/2倍、1/3倍、1/4倍......になる」という関係でした。

今回の問題では圧力が変化していますが、

200Paから100Paということで1/2倍となっています。

ということは、体積は2倍になります。

よって求める体積Vは

となります。

まとめ

ボイルの法則とはいったい何なのかについて理解していただけましたか？

あらためてまとめておくと、

○温度一定の時圧力と体積は反比例の関係にある

ということでしたね！

ボイルの法則は気体に関する法則の一種でほかにも法則があるのでそちらに関してはまた別の記事で書いていこうと思います。

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