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気体の法則の使い分け|ボイル・シャルルと絶対温度を6問で確認

最初に「何が一定か」を読みます。温度一定なら圧力と体積、圧力一定なら体積と絶対温度。式を覚える前に、問題の条件を表で選びましょう。

乙種・甲種/物理・化学の基礎/2026年10月2日追加

最初に整理すること

最初に「何が一定か」を読みます。温度一定なら圧力と体積、圧力一定なら体積と絶対温度。式を覚える前に、問題の条件を表で選びましょう。

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条件・仕組み・例を比較
条件・用語式・考え方例・注意
温度・物質量が一定P₁V₁=P₂V₂圧力2倍 → 体積1/2
圧力・物質量が一定V₁/T₁=V₂/T₂絶対温度2倍 → 体積2倍
体積・物質量が一定P₁/T₁=P₂/T₂絶対温度2倍 → 圧力2倍
物質量が一定でP・V・Tが変化P₁V₁/T₁=P₂V₂/T₂温度はK、圧力は絶対圧力

条件から式を選ぶ図

気体の量は一定?はい → 次に、一定の量を探す温度一定 → PV一定圧力一定 → V/T一定体積一定 → P/T一定

この図は理想気体の近似で考える学習用の整理です。気体が液化する条件や、物質量が変わる条件にはそのまま使いません。

27℃から127℃は「約4.7倍」ではない

絶対温度は T[K]=t[℃]+273.15。例題では問題の指定に従って273として近似します。27℃は300 K、127℃は400 Kなので、比は400/300=4/3です。温度の差と温度の比を区別します。

例題:圧力一定の気体2.4 Lを27℃から127℃へ

  1. 圧力と物質量が一定なので V/T を使う。
  2. 温度を300 K、400 Kへ換算する。
  3. V₂=2.4×400/300=3.2 L。
  4. 温度が上がると体積が増える。答えの方向も確認する。

例題:温度一定で150 kPa・4 Lを2 Lへ圧縮

P₂=150×4/2=300 kPa。体積が半分なら圧力は2倍です。この例の圧力は絶対圧力で、気体の量は変わらないものとします。

圧力の落とし穴

気体の法則に使うのは絶対圧力です。ゲージ圧力と書かれている場合は、問題で与えられた大気圧を加えて絶対圧力に直します。単位の換算と、ゲージ/絶対の区別は別の作業です。

独自確認問題6問・全選択肢の解説

先に答えを選び、解説を開いてください。この確認問題の回答は学習記録に保存されません。

問1 温度と気体の量が一定。圧力を3倍にすると体積は?

  1. 3倍
  2. 1/3倍
  3. 9倍
  4. 変わらない
  5. 温度を℃で割れば求められる
正解と全選択肢の理由を読む

正解:B 1/3倍

  • A ×:PV一定では同じ方向に3倍になりません。
  • B ○:PV一定なのでVは圧力に反比例し1/3です。
  • C ×:圧力の比を二乗する式ではありません。
  • D ×:圧力が変われば体積も変わります。
  • E ×:この条件では温度の比を計算しません。

問2 圧力と気体の量が一定。300 K・3 Lから400 Kへ温めると?

  1. 2.25 L
  2. 3 L
  3. 4 L
  4. 12 L
  5. 100 L
正解と全選択肢の理由を読む

正解:C 4 L

  • A ×:300/400と逆にかけています。温めれば体積は増えます。
  • B ×:温度が変わるので体積は一定ではありません。
  • C ○:3×400/300=4 L。絶対温度に比例します。
  • D ×:400/300は4でなく4/3です。
  • E ×:温度差100を体積として扱えません。

問3 体積と気体の量が一定。300 Kから450 Kになると圧力は?

  1. 2/3倍
  2. 1倍
  3. 3倍
  4. 1.5倍
  5. 150倍
正解と全選択肢の理由を読む

正解:D 1.5倍

  • A ×:温めたのに圧力が減る比になっています。
  • B ×:一定なのは体積であり、圧力ではありません。
  • C ×:450/300は3ではありません。
  • D ○:P/T一定なので450/300=1.5倍です。
  • E ×:温度差150 Kは倍率ではありません。

問4 気体の法則で用いる温度として正しいものは?

  1. 摂氏温度の数値をそのまま使う
  2. 必ず温度差だけを使う
  3. 華氏を無換算で使う
  4. 体積が一定なら温度の換算は不要
  5. 絶対温度Kを使う
正解と全選択肢の理由を読む

正解:E 絶対温度Kを使う

  • A ×:℃のゼロは気体の法則の基準ではありません。
  • B ×:比を求める式には温度そのものが必要です。
  • C ×:温度の基準と単位が異なります。
  • D ×:P/TでもKに換算します。
  • E ○:絶対温度で比例関係を扱います。

問5 気体の量が一定でP・V・Tがすべて変わる場合、一定なのは?

  1. PV/T
  2. PVT
  3. P/V
  4. T/PVの差
  5. 摂氏温度そのもの
正解と全選択肢の理由を読む

正解:A PV/T

  • A ○:結合気体の法則ではPV/Tが一定です。
  • B ×:Tは掛けるのでなく分母に置きます。
  • C ×:温度の変化を含んでいません。
  • D ×:差を一定とする法則ではありません。
  • E ×:温度が変わる条件です。

問6 学習用に大気圧100 kPaとする。ゲージ圧力200 kPaの絶対圧力は?

  1. 100 kPa
  2. 200 kPa
  3. 300 kPa
  4. 2 kPa
  5. 0 kPa
正解と全選択肢の理由を読む

正解:C 300 kPa

  • A ×:ゲージ圧から大気圧を引きません。
  • B ×:ゲージ圧のままです。
  • C ○:200+100=300 kPaです。
  • D ×:圧力の比と圧力の値を混同しています。
  • E ×:大気圧を上回る状態で絶対圧力0にはなりません。

間違えたら、条件と単位へ戻る

条件を取り違えたら比較表、計算を間違えたら例題の途中式へ戻ります。翌日に解説を閉じて解き直し、理由まで説明できるか確認しましょう。

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10月2日追加:物理・化学の取り違えを整理

比較表・概念図・例題と、全選択肢に解説のある独自確認問題12問。教材内の確認であり、自動採点の演習件数には含めません。

式・基礎概念の参考:OpenStax Chemistry 2e。熱移動の基礎(OpenStax College Physics 2e)。確認日:2026年10月2日。日本語の説明・例題・確認問題は独自作成。公式過去問の転載ではありません。

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