勉強

ボイル・シャルルの法則 グラフをマージする力・書き換える力

今日は勉強できました!3週間ぶり。勉強のつぶやきを再開します。ビデオ51までみました。

化学でやったシャルルの法則が物理にも登場しました。

グラフを書いてみることで「低圧・高温の場合、理想気体に近づく」ことがわかりやすくなったので、これについて少し触れておきます。

まず、低圧の場合:

左のグラフで、圧力はP1<P2です。シャルルの法則で、低圧と高圧を1つのグラフに書く場合、高圧のグラフは温度軸に近づきます。これは、温度一定下で圧力が小さくなると体積が大きくなり、圧力を大きくすると体積が小さくなるボイルの法則とあわせて考えて納得しました。

(参考)ボイルの法則のグラフ

最初のグラフに戻り、同じ温度の場合、低圧P1(ピンク)は高圧P2(緑)より、体積Vが大きくなっていますね。ということは、分子間の距離が大きくなり、単位面積あたりの分子の数が少なくなるので、理想気体に近づく、ということになりますね。

次に、高温の場合:

右のグラフで温度はT1>T2です。
温度が高くなると、熱運動が活発になり、体積Vが大きくなりますね。つまり、温度が高くなると、分子間力の影響が小さくなり、理想気体に近づくということなんですね。

今回、シャルルの法則について、異なる圧力の場合を1つのグラフに表すのはどうしたら、と考えたところ、以下のグラフになることにたどり着きました。これはボイルの法則(温度が一定のとき、気体の圧力は体積に反比例する)のグラフを書き換えたもの、だと理解しています。ボイル・シャルルの法則を勉強したときに、想定して考えてみれば気づけたかもしれないのに、と思いました。

ボイル、シャルルがどちらか忘れてしまっても、温度一定の時、圧力一定の時とで、圧力、体積、温度の関係がどうなるかグラフを再現できるようにしておきたいです。

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