気体の熱力学�@（ボイルシャルルの法則と理想気体の状態方程式）

１．導入

※化学にて状態方程式は既に学習済み。 また，高校3年の2学期であるので急いでます。いい授業ではありません。

化学で既に学習している部分はあると思いますので， 少しスピードアップして学習していきます。

まず熱力学というのは，力学とは大きく違って， 1モルとかってものすごい数の分子の集合を扱うわけです。 そのため，測定する量も力学とは違います。 基本的には，体積V，圧力ｐ，絶対温度Tの３つ。 化学では物質量が変化するケースが多かったでしょうが， 物理は物質量ｎが変化することはあまりありません。

２．ボイルシャルルの法則・理想気体の状態方程式

1661年にボイルは，「温度が一定の気体では，体積は圧力に反比例する→pV＝一定」であることを示しました。
一方，1787年にシャルルは，「圧力が一定の気体では，体積は温度に比例する→V/T＝一定」であることを示しました。

体積はモル数に比例するので，pV/T＝n×一定であり， 標準状態をこの式にいれ，一定値Rを求めると，
R=8.31[J/mol･K]と求まり，これを「気体定数」とよびます。
※化学では，R＝8.31×10³[Pa･L/（mol･K）]を使います。 1[L]（リットル）＝10⁻³[m³]であり，[Pa]（パスカル）＝[N/m²]であることから， 当然同じ値であることはわかります（こういう変換はスムーズにできるように！）。

ポイント：
・ボイルシャルルの法則→２つの状態の比較に使いやすい。
・理想気体の状態方程式→１つの状態の未知数を求めるのに使いやすい。

※理想気体
・ボイルシャルルに厳密に従う気体。
・分子の大きさを無視しているが，衝突はする（熱平衡に達するため）。
・分子間力は働いていない。
→実際の気体は，温度を下げていくとどこかで液化するが， 理想気体は分子間力がないため気体のままである。
→つまり，密度が高くなると（＝低温・高圧），実際の気体からのずれがおおきくなる。

３．温度・内部エネルギー・熱の復習

・「温度は分子運動の激しさ」で，正確には 「温度とは分子の運動エネルギーの平均値」。
・「内部エネルギーは全分子の熱運動エネルギーと分子間力による位置エネルギーの合計」です。
・「熱は，温度変化するために移動したエネルギー」です。

こういう話をしたのを覚えていませんか？
物理的には「熱があるので，部活を休みます」という言葉は誤りで， これは「体温が高いから」もしくは「内部エネルギーがいつもより大きいから」 と言わなければならない。

４．まとめ

今日はボイルシャルルの法則，理想気体の状態方程式を学習しました。 次回は熱力学第一法則を学習して，慣れるために問題を解きたいと思います。

授業を終えて。。。
やはり受験が近くなっているからだろうからか，みんな集中して聞いている。 楽しくはない授業ではあるが，疑問を探しながら聞いている。

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