ボイル＝シャルルの法則

ボイル＝シャルルの法則（ボイルシャルルのほうそく、英: combined gas law）は、理想気体の体積と圧力、温度に関係する法則。シャルルの法則、ボイルの法則、ゲイ＝リュサックの法則を組み合わせたものである。この法則の公式的な発見者はおらず、すでに発見されていた法則を純粋に融合させたものである。これらの法則は、その他の物事を定数として置いた場合、互いに1つの共役変数と数学的に関係する。

シャルルの法則は、圧力が一定であるかぎり体積と気温が明らかに比例することを見せる。ボイルの法則は、気温が固定されている場合には気圧と体積が反比例することを説明している。そして、ゲイ＝リュサックの法則は、体積が一定の場合の気温と気圧の簡潔な比例関係を示す。

これらの変数の相互依存関係を、ボイル＝シャルルの法則は明らかにする。一言でいえば、

“

気体の圧力P は体積V に反比例し絶対温度T に比例する

”

$P=k{\frac {T}{V}}$

これを変形して、状態量を全て左辺に移すと、

${\frac {PV}{T}}=k$

ここで、

Pは圧力

Vは体積

Tは絶対温度ではかられた気温

kは定数(エネルギーを気温で割った単位)

である。

従って、この式の左辺は気体の状態に依存しない定数となる。 ２つの異なる環境にある同じ物質を比較した場合、この法則は以下のように書ける。

$\qquad {\frac {P_{1}V_{1}}{T_{1}}}={\frac {P_{2}V_{2}}{T_{2}}}$

アヴォガドロの法則をボイル＝シャルルの法則に導入することにより、理想気体の状態方程式を導くことが可能となり、さらには拡張されて「ボイル・シャルルの法則」そのものとされた。

$PV=nRT=\left({\frac {m}{M}}\right)RT$

ここで、n = m /M は気体の物質量、R は気体定数、m は気体の質量、M は気体のモル質量である。

関連項目

• ゲイ＝リュサックの法則