理想気体の法則（理想気体の状態方程式）に関する記事
ガスに関する法律には以下が含まれます。 ボイルの法則、シャルルの法則、ゲイ＝リュサックの法則 理想気体の法則がすべての気体状態に適用できるとは限らない場合、解析はより困難になります。解析を簡略化するために、理想気体のモデルが作成されました。理想気体は日常生活には存在しません。それは、解析を簡略化するために作られた単なる理想的な形態です。理想気体の概念は、3つの気体法則の関係を考察する上でも大いに役立ちます。
気体の温度、体積、圧力の関係
上記の３つの気体の法則を参照することで、気体の温度、体積、圧力の間のより一般的な関係を導き出すことができる。
式1、式2、式3を1つにまとめると、次のようになります。PV ∝ T → 比較4
この比率は、圧力（P）と体積（V）が絶対温度（T）に比例することを示している。
逆に、体積（V）は圧力（P）に反比例する。
比率4は、次の式に変換されます。
説明：
P1 = 初期圧力 (Pa または N/m)2)
P2 = 最終圧力 (Pa または N/m)2)
V1 = 初期体積 (m³)3)
V2 = 最終体積 (m³)3)
T1 ＝初期温度（K）
T2 ＝最終温度（K）
(Pa = パスカル、N = ニュートン、m)2 = 平方メートル、m3 = 立方メートル、K = ケルビン）
気体の質量（m）と体積（V）の関係
熱気球を膨らませるとき、取り込む空気の量が多いほど、気球は膨張します。言い換えれば、ガスの質量が大きいほど、気球の体積は大きくなります。ガスの質量 (m) はガスの体積 (V) に正比例すると言えます。数式で表すと次のようになります。
V ∝ m → 比率 5
式4と式5を組み合わせると、次のようになる。
PV ∝ mT → 比較6
モル数（n）
1モルとは、ある物質の分子量に等しい質量のことである。分子量と質量は異なる。
例１、酸素ガス（O₂）の分子量2）= 16 u + 16 u = 32 u（各酸素分子は2つの酸素原子を含み、各酸素原子の質量は16 uである）。したがって、1モルのOは2 質量は32グラムです。またはOの分子量は2 = 32グラム/モル = 32キログラム/キロモル。
例2、一酸化炭素ガス（CO）の分子量 = 12 u + 16 u = 28 u（一酸化炭素分子1個は炭素原子（C）1個と酸素原子（O）1個から構成されます。炭素原子1個の質量は12 u、酸素原子1個の質量は16 uです。12 u + 16 u = 28 u）。したがって、CO 1モルの質量は28グラムです。つまり、COの分子量は28グラム/モル = 28 kg/kmolです。
例３、二酸化炭素ガス（CO₂）の分子量2）= [12 u + (2 x 16 u)] = [12 u + 32 u] = 44 u （二酸化炭素分子1個は炭素原子（C）1個と酸素原子（O）2個から構成されています。炭素原子1個の質量は12 u、酸素原子1個の質量は16 uです）。したがって、1 mol CO は2 質量は44グラムです。またはCOの分子量2 = 44グラム/モル = 44キログラム/キロモル。
物質のモル数（n）は、その物質の質量と分子量の比に等しい。数式で表すと次のようになる。
例１：64グラムの酸素のモル数を計算しなさい。2
質量酸素2 = 64グラム
例2：280グラムのCOに含まれるモル数を計算しなさい。
COの質量＝280グラム
例3：176グラムのCOに含まれるモル数を計算しなさい。2
COの質量2 = 176グラム
普遍気体定数（R）
科学者による研究に基づき、物質の大きさをモル数（n）で表す場合、各気体の比例定数は同じ値になることが明らかになった。ここでいう比例定数とは、普遍気体定数（R）のことである。
R = 8,315 J/mol・K
= 8315 kJ/kmol・K
= 0,0821 (L・atm) / (mol・K)
= 1,99 cal/mol・K
(J = ジュール、K = ケルビン、L = リットル、atm = 気圧、cal = カロリー)
理想気体の法則（モル単位）
上記の比較は、モル数（n）と普遍気体定数（R）を入力することで方程式に変換できます。
PV = nRT
この方程式は理想気体の法則、または理想気体の状態方程式と呼ばれます。
説明：
P = ガス圧 (N/m)2)
V = ガスの体積 (m³)3)
n = モル数 (mol)
R = 普遍気体定数 (R = 8,315 J/mol・K)
T = 気体の絶対温度 (K)
問題を解決する際に、STP という用語に出会うでしょう。STP は、 標準温度と圧力 atau 標準温度および標準気圧。
標準温度（T）= 0 oC = 273 K
標準圧力 (P) = 1 atm = 1,013 x 105 N / M2 = 1,013 × 102 kPa = 101 kPa
気体の法則の問題を解く際には、温度はケルビン（K）単位で表さなければならない。
ガス圧が測定圧力である場合は、まず絶対圧力に変換してください。
絶対圧力＝大気圧＋ゲージ圧力（大気圧＝外気圧）
既知の値が大気圧である場合（ゲージ圧がない場合）、問題を直接解いてください。
例題1：
大気圧（101 kPa）における二酸化炭素ガスの温度は20℃です。 oC、体積は2リットルです。圧力が201 kPaに変化し、温度が40に上昇した場合 oC．二酸化炭素ガスの最終体積を計算します。
討論
以下のことが知られています。
P1 = 101kPa
P2 = 201kPa
T1 = 20 oC + 273 K = 293 K
T2 = 40 oC + 273 K = 313 K
V1 = 2リットル
質問: V2
ジャワブ：
例題2：
標準状態（STP）における2モルの気体の体積を求めなさい（この気体は理想気体であると仮定する）。
討論
標準温度・標準圧力（STP）における2モルの気体の体積は44,8リットルである。
例題3：
標準状態における酸素ガスの体積 = 20 m³3酸素ガスの質量はどれくらいですか？
討論
酸素の分子量は32グラム/モル（酸素1モルの質量は32グラム）です。したがって、酸素ガスの質量は次のようになります。
質量(m) = モル数(n) × 分子量
質量 = (893モル) × (32グラム/モル) = 28576グラム = 28,576 kg
例題4：
タンクには4リットルの酸素ガス（O₂）が入っている。2酸素ガスの温度 = 20 oC、測定された圧力 = 20 x 105 N / M2酸素ガスの質量を求めます（酸素の分子量 = 32 kg/kmol = 32 グラム/モル）。
討論
理想気体の法則（分子数）
物質の大きさを質量（m）ではなくモル数（n）で表すと、普遍気体定数（R）はすべての気体に適用されます。これはイタリアの科学者アメデオ・アボガドロ（1776年～1856年）によって初めて発見されました。
アボガドロは、各気体の体積、圧力、温度が同じであれば、各気体に含まれる分子の数も同じであると述べた。
太字斜体で示された文はアボガドロの仮説と呼ばれています。アボガドロの仮説、あるいは推測は、定数Rがすべての気体で同じであるという事実と矛盾しません。以下にいくつかの証明を示します。
最初の理想気体の法則の式 (PV = nRT) を使用して問題を解くと、モル数 (n) が同じで、圧力と温度も同じであれば、普遍気体定数 (R = 8,315 J/mol.K) を使用すると、すべての気体の体積が同じになることがわかります。標準状態 (STP) では、モル数 (n) が同じ気体はすべて同じ体積になります。STP での 1 モルの気体の体積は 22,4 リットルです。2 モルの気体の体積は 44,8 リットルです。3 モルの気体の体積は 67,2 リットルです。以下同様です。これはすべての気体に当てはまります。
第二1モルあたりの分子数は、すべての気体で同じです。1モルあたりの分子数 = 1モルあたりの分子数 = アボガドロ数 (NA)したがって、アボガドロ数はすべての気体で同じです。
アボガドロ数の大きさは、以下の測定によって得られます。
NA = 6,02 x 1023 分子/モル
分子の総数（N）を求めるには、1モルあたりの分子数（NA）にモル数（n）を掛ければよい。
これは、分子の数を用いて表した理想気体の法則の式です。
説明：
P = 圧力
V =ボリューム
N = 分子の総数
k = ボルツマン定数 (k = 1,38 x 10-23 J/K)
T = 温度
出来高
1リットル (L) = 1000ミリリットル (mL) = 1000立方センチメートル (cm³)3)
1リットル（L）＝1立方デシメートル（dm）3) = 1 x 10-3 m3
テカナン
1 N / m2 = 1Pa
1 atm = 1.013 x 105 N / M2 = 1,013 × 105 Pa = 1,013 x 102 kPa = 101,3 kPa（通常は101 kPaが使用される）
Pa = パスカル
atm = 大気
理想気体の内部エネルギー
単原子理想気体の内部エネルギー
単原子理想気体の内部エネルギーは、その単原子理想気体の分子の並進運動エネルギーの総和です。理想気体の分子の並進運動エネルギーの総和は、各分子の平均並進運動エネルギーと分子数（N）の積に等しくなります。数式で表すと次のようになります。
説明：
U = 単原子理想気体の内部エネルギー (J)
N = 分子の数
k = ボルツマン定数 (k = 1,38 x 10 -23 J/K)
T = 絶対温度 (K)
n = モル数 (mol)
R = 普遍気体定数 (R = 8,315 J/mol・K = 8315 kJ/kmol・K)
二原子理想気体のエネルギー
二原子理想気体の内部エネルギーは、その分子の並進運動エネルギー、回転運動エネルギー、および振動運動エネルギーの合計です。エネルギー等分配の原理によれば、二原子理想気体の内部エネルギーは次のようになります。
U = 5/2 n RT
多原子理想気体のエネルギー
多原子理想気体の内部エネルギーは、その多原子理想気体を構成する分子の並進運動エネルギー、回転運動エネルギー、および振動運動エネルギーの合計です。エネルギー等分配の原理によれば、多原子理想気体の内部エネルギーは次のようになります。
U = 7/2 n RT
実在気体のエネルギー
実在気体のエネルギーは温度にも依存する。実在気体の圧力が十分に高い場合（実在気体の体積が小さい場合）、実在気体は異常な挙動を示し始める。したがって、実在気体のエネルギーは圧力と体積の両方に依存すると言える。
