■気体の語源 ・気体=ガスの語源はギリシャ語のchaos(カオス)=混沌。 ■気体の体積 ・気体分子が封入されている容器(入れもの)の大きさ。 ■気体の圧力 ・気体分子が容器の壁に衝突して、それによって生じる単位面積あたりの力の大きさ。 ■温度 ・分子の熱運動(運動エネルギー)に比例する値。 ■圧力と体積の関係のイメージ ・空気入れで自転車に空気を入れる。⇒空気を入れれば入れるほど手に返ってくる圧力が強くなる。つまりPV=一定。 ■温度と体積のイメージ ・膨らませていた風船をしばらく冷蔵庫に入れておくと、縮んでくる。⇒空気が冷やされ体積が小さくなる。 つまりV/T=一定 ■理想気体の混合気体 ・ある気体Aが入っている容器に、温度、容積一定で気体Bを入れた。A、B気体の圧力はお互い影響せず、それぞれの圧力を示す。 ■ボイルの法則 ・「一定温度において、一定量の気体の体積V、圧力Pに比例する。」この関係をボイルの法則という。 ■シャルルの法則 ・シャルル(1787年)は「一定圧力のもとで、一定量の気体の体積は、温度が1℃上昇するごとに0℃のときの体積の 1/273ずつ増加 する。」ことを発見した。 ・この関係をはじめて発見したのはシャルルだが、温度1℃あたりの気体の体積膨張率を正確に測定したのは、フランスのゲーリュサック〔1801年)。 ☆「圧力一定のとき、一定量の気体の体積Vは絶対温度Tに比例する。」この関係をシャルルの法則という。 ■絶対温度 ・−273℃を0度とし、セルシウス温度と同じ間隔で目盛った温度を絶対温度といい、0Kをとくに 絶対零度 という。これ以下の温度は存在しない。 ☆0(K)は正確には−273.15℃。 ■ボイル・シャルルの法則の注意点 ・式中で単位が統一されていれば、体積の単位は(L)、(mL)のとちらも使用できるが、温度は必ず絶対温度(K)を使用する。(℃)ではダメ。 ■ボイル・シャルルの法則とグラフ ・一定量の気体についてx軸を横軸に、y軸を縦軸にとる。1atmのもとで、温度x℃で変化させたときの体積yLの変化のグラフは、セルシウス温度のため、原点を通らない右上がり直線のグラフになることに注意。絶対温度のときは原点を通る。 ■ドルトンの分圧の法則 @混合気体の 全圧 は、 各成分気体の分圧の和 に等しい。 Aまた各成分気体の分圧は、それぞれの気体の分子数に比例するので、混合気体中の各成分気体の分圧の比は、各成分気体の物質量の比に等しい。 ■水上置換で捕集した気体の圧力 ・内圧は、捕集した気体の圧力と水蒸気の圧力の和。 ■体積可変のシリンダー ・大気圧(外圧)=シリンダーの内圧(混合気体の圧力)。 ■蒸気圧 ・飽和とは別名最大蒸気圧。越えたら液体になってしまうということ。 ■飽和蒸気圧になっている時 ・飽和蒸気圧になっている時は2つある。 @液体があるとき。 Aすべて蒸発した瞬間または液化しはじめる瞬間。 ■飽和蒸気圧計算のポイント @すべて気体になっていると仮定して、気体の圧力を状態方程式から求める。 A仮定した圧力と飽和蒸気圧の値と比較する。 (@)飽和蒸気圧の方が大きい場合→すべて気体の状態→仮定した圧力になる。 (A)飽和蒸気圧の方が小さい場合→気液平衡状態→飽和蒸気圧が気体の圧力。 ■飽和蒸気圧と沸騰 ・外圧(大気圧)=飽和蒸気圧を満たす温度が沸点。 ・大気圧が下がると、低い飽和蒸気圧になる。→低い温度で沸騰。 ■理想気体 @理想気体とは 分子間力 と 分子自身の大きさ(体積) を無視した気体。 A実在気体は、分子の体積や分子間力の影響により、状態方程式には厳密には従わない。しかし、 常温 、 常圧 付近ではよく成り立つ。 B 高温低圧 ほど理想気体に近づく。 ☆ポイント ・理想気体の分子は体積は無視するが質量はある。 ・理想気体はいかなる条件でも凝縮、凝固はしない。 ・ヘリウムは最も軽い単原子分子であるため最も理想気体に近い挙動を示す。 |