気体計算：変わらない条件から式を選ぶ

この教材のゴール
温度・圧力・体積を整理し、計算前に答えの増減を予想する。

最初に「一定」を囲む

この章では物質量が一定の理想気体を扱います。圧力P、体積V、絶対温度Tは、PV/Tが一定という関係にあります。公式を先に選ぶより、問題文から変わらない量を抜き出すほうが取り違えを防げます。

例題：圧力も温度も変わる

ある気体が絶対圧100 kPa、300 Kで6 Lを占めています。物質量を変えずに、絶対圧200 kPa、400 Kにしたときの体積を求めます。

1. 温度の影響だけなら、体積は400/300倍。
2. 圧力の影響だけなら、体積は100/200倍。
3. したがって、V₂＝6×400/300×100/200＝4 L。

圧縮で半分、加熱で4/3倍。二つを別々に考えると、比を逆にしたミスにも気づけます。

間違った途中式を直す

「27℃から54℃だから温度は2倍」は誤りです。絶対温度では約300 Kから327 Kとなり、2倍ではありません。変化量の27℃と27 Kは同じ幅ですが、温度の比を取るときはKを使います。

また、容器内の圧力計が示す値をそのまま式に入れるとは限りません。ゲージ圧に大気圧を加えたものが絶対圧です。大気圧を100 kPaとする問題でゲージ圧100 kPaなら、絶対圧は200 kPaです。

見直しの順番

1. 漏れや反応がなく、物質量は一定か。
2. 温度はK、圧力は絶対圧か。
3. 両側の体積・圧力の単位はそろっているか。
4. 温めた効果と圧縮した効果を別々に説明できるか。