熱物理学
気体の法則
T、V、n を変えながら p–V グラフ上で理想気体の状態を調べます。 と三つの法則――等温 、等圧 、等積 ――を確かめます。
⚠ 仮想シミュレーションです。実際の気体では密閉容器を過度に圧縮・加熱しないでください。圧力上昇で容器が破裂する恐れがあります。
器具
- p–V グラフ上のピストン付き仮想気筒
- 温度 T、体積 V、物質量 n のスライダー
- 三つの過程ボタン：等温・等圧・等積
- 初期状態と最終状態の表示行
手順
等温過程
「等温」を選び体積 V のスライダーを動かします。温度は固定され、圧力は V に反比例します。表示から二組の (V, p) を記録し、積 が一定であること――曲線が双曲線 であること――を確かめます。
等圧過程と等積過程
「等圧」を選ぶと、T を上げてもピストンが膨張して p は一定です。 を確かめます（T はケルビン）。「等積」では V が固定され、T を変えて p を読み を確かめます。グラフの破線が各過程の初期状態と最終状態を結びます。
気体量を変えて予測する
T、V を固定して気体量 n を増やすと、 により圧力が比例して増えます。スライダーを動かす前に新しい圧力を予測し、表示と照合します。与えられた状態で p を2倍にする n を探してみましょう。
シミュレーション
実験の歴史
1662年、ロバート・ボイルはJ字管で圧縮した空気について の関係を発表しました。ジャック・シャルルは1780年代に温度による気体の膨張を調べ（未発表）、ジョゼフ・ルイ・ゲイ=リュサックが1802年にその法則を定量的に測定しました。1834年、エミール・クラペイロンがこれらを に統合しました。
アメデオ・アヴォガドロ（1811年）は量の概念を加え、同じ V、p、T ならどんな気体も同数の分子を含むとしました。ウィリアム・トムソン（ケルビン卿）は1848年、カルノーの仕事をもとに絶対温度目盛りを提案し、気体法則が単純な比例形で書ける条件を与えました。