一般的な気体の法則は、ボイル-Mariotteの法則、シャルルの法則、そしてゲイ・リュサックの法則を組み合わせた結果です。実際、これらの3つの法律は、一般的なガス法の特定のケースと見なすことができます。次に、一般的なガスの法則は、理想的なガスの法則の特殊化と見なすことができます。
一般的なガスの法則は、ガスの体積、圧力、および温度の間の関係を確立します。このようにして、彼は、ガスが与えられた場合、ガスが占める体積とガスの圧力との積を、ガスが見つかる温度で割ったものが常に一定であることを認めます。
ガスは、自然界のさまざまなプロセスに存在し、産業および日常生活の両方で非常に多くの用途に存在します。したがって、一般的なガスの法則が複数の多様なアプリケーションに適用されていることは当然のことです。
たとえば、この法則は、エアコンや冷蔵庫などのさまざまな機械装置の操作、熱気球の操作を説明することを可能にし、雲の形成過程を説明するために使用することもできます。
フォーミュラ
法則の数学的定式化は次のとおりです。
P∙V / T = K
この式では、Pは圧力、Tは温度（ケルビン単位）、Vはガスの体積、Kは定数値を表します。
前の式は次のように置き換えることができます。
P 1 ∙V 1 / T 1 = P 2 ∙V 2 / T 2
この最後の方程式は、1つまたは2つの熱力学変数（圧力、温度、体積）が変更されたときにガスが受ける変化を研究するのに非常に役立ちます。
ボイル・マリオットの法則、チャールズの法則、およびゲイ・ルサックの法則
前述の各法則は、3番目の変数が一定のままである場合、2つの熱力学的変数を関連付けます。
チャールズの法則では、圧力が変化しない限り、体積と温度は正比例します。この法則の数式は次のとおりです。
V = K 2 ∙T
一方、ボイルの法則は、温度が一定に保たれている場合、圧力と体積が互いに反比例の関係にあることを確立しています。ボイルの法則は、数学的に次のように要約されます。
P∙V = K 1
最後に、Gay-Lussacの法則は、ガスの体積が変化しない場合、温度と圧力は直接比例することを述べています。数学的には、法則は次のように表されます。
P = K 3 ∙T
この式では、K 1、K 2、およびK 3は異なる定数を表します。
理想気体法
一般的なガスの法則は、理想的なガスの法則から得ることができます。理想気体の法則は、理想気体の状態方程式です。
理想的なガスは、点の特徴を持つ粒子で構成された仮想的なガスです。これらのガスの分子は互いに重力を発揮せず、それらの衝突は完全に弾性であるという特徴があります。このように、その運動エネルギーの値はその温度に正比例します。
理想的なガスの振る舞いに最もよく似た実際のガスは、低圧と高温の単原子ガスです。
理想気体の法則の数式は次のとおりです。
P∙V = n∙R∙T
この方程式nはモル数であり、Rは値が0.082 atm∙L /（mol∙K）である理想気体の普遍定数です。
用途
一般的なガスの法則とボイル・マリオット、チャールズ、およびゲイ・ルサックの法則の両方が、多数の物理現象に見られます。同様に、それらは日常生活の多くのさまざまな機械装置の動作を説明するのに役立ちます。
たとえば、圧力鍋では、ゲイルサックの法則を順守できます。鍋の容積は一定に保たれるので、鍋に溜まるガスの温度が上がると鍋の内圧も上がります。
もう1つの興味深い例は、熱気球の例です。その運用はチャールズ法に基づいています。大気圧は実質的に一定と見なすことができるので、バルーンを満たすガスが加熱されたときに何が起こるかは、それが占める体積が増加することです。したがって、その密度は減少し、バルーンは上昇することができます。
解決された演習
最初の練習
3気圧の初期圧力が6気圧に達するまで2倍になり、その体積を2リットルから1リットルに減らし、ガスの初期温度が208であることがわかっているガスの最終温度を決定します。 25ºK。
解決
次の式で置き換えます。
P 1 ∙V 1 / T 1 = P 2 ∙V 2 / T 2
必ず：
解決すると、T 2 = 208.25ºK
2番目の練習
600 mm Hgの圧力に曝され、体積が670 mlで温度が100°Cのガスを想定し、473°Kでその温度で1500 mlの体積を占める場合の圧力を決定します。
解決
まず、すべてのデータを国際システムの単位に変換することをお勧めします（一般的には必要です）。したがって、次のことを行う必要があります。
P 1 = 600/760 = 0.789473684 atm約0.79 atm
V 1 = 0.67 l
T 1 = 373ºK
P 2 =？
V 2 = 1.5 l
T 2 = 473ºK
次の式で置き換えます。
P 1 ∙V 1 / T 1 = P 2 ∙V 2 / T 2
必ず：
0.79∙0.67 / 373 = P 2 ∙1.5 / 473
P 2を解くと、次のようになります。
P 2 = 0.484210526約0.48 atm
参考文献
- スキアヴェッロ、マリオ; ビセンテ・リーベス、レオナルド・パルミサーノ（2003）。化学の基礎。バルセロナ：エディトリアルアリエル、SA
- レイダー、キース、J。（1993）。オックスフォード大学出版局編 物理化学の世界。
- 一般ガス法。（nd）。ウィキペディアで。2018年5月8日、es.wikipedia.orgから取得。
- ガスの法律。（nd）。ウィキペディアで。2018年5月8日、en.wikipedia.orgから取得。
- Zumdahl、Steven S（1998）。化学原理。ホートンミフリンカンパニー。