ボイル・シャルルの法則を用いた計算問題として、次の問いに答えよ。27℃、1.0×10⁵ Paのとき体積が2.0 Lの気体 | 物理学及び化学 | 危険物取扱者甲種

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中級物理学及び化学難易度目安約 57%

ボイル・シャルルの法則を用いた計算問題として、次の問いに答えよ。27℃、1.0×10⁵ Paのとき体積が2.0 Lの気体を、127℃まで加熱しながら圧力を2.0×10⁵ Paに高めた。このときの体積はいくらか。

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正解: 5. 1.33 L

ボイル・シャルルの法則 P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ を用います。初期状態：P₁=1.0×10⁵ Pa、V₁=2.0 L、T₁=27+273=300 K。最終状態：P₂=2.0×10⁵ Pa、T₂=127+273=400 K、V₂=?。式を変形するとV₂ = P₁V₁T₂/(T₁P₂) = (1.0×10⁵ × 2.0 × 400) / (300 × 2.0×10⁵) = 800/600 ≈ 1.33 L となります。温度上昇（300K→400K）で体積は拡大、圧力上昇（1.0→2.0 atm相当）で体積は縮小し、2つの効果が複合した結果です。

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