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12mv2‾=32kBT ⇒ pV=13N⋅3kBT=NkBT=nRT\tfrac12 m\overline{v^2} = \tfrac32 k_BT \ \Rightarrow\ pV = \tfrac13 N \cdot 3k_BT = Nk_BT = nRT
problems.proof.analysis

(気体分子運動論における)絶対温度の定義は、分子1個あたりの平均並進運動エネルギーが 32kBT\tfrac32 k_BT に等しいというものです。前のステップの pV=13Nmv2‾=23N(12mv2‾)pV=\tfrac13Nm\overline{v^2}=\tfrac23N(\tfrac12m\overline{v^2}) に代入すると、ちょうど pV=NkBT=nRTpV=Nk_BT=nRT が得られます(n=N/NAn=N/N_A、R=NAkBR=N_Ak_B)。

problems.proof.pitfall. これは数学的に厳密な「証明」ではありません。理想気体モデル(分子は点で、弾性衝突をし、衝突時以外は分子間に相互作用がない)に依拠しています。高圧の実在気体では補正項が必要です(例:ファンデルワールスの状態方程式)。