seegongsik
中学1年生 (12-13歳)

中1 気体の性質 わかりやすく

Properties of Gases

先をふさいだ注射器のピストンをおすと中の空気はかんたんに縮みますが、それは液体や固体とちがい、気体は粒子どうしの間が広いので、圧力や温度によって体積が大きく変わるからです。 温度が一定のとき圧力を2倍にすると体積は半分になり、圧力と体積が反比例するこの関係をボイルの法則といいます。 圧力が一定のとき温度を上げると、粒子がより速く動いてかべを強くおすので体積が大きくなり、これがシャルルの法則です。 注射器の図で圧力を上げるとP-Vグラフの点が曲線にそって動き、風船の図で温度を上げると0 °Cのときの大きさ（点線）より風船が大きくなるのが見られます。

圧力と体積（ボイルの法則）

1 atm
💡 ボイルの法則
①温度が一定のとき、圧力が大きくなると気体の体積は小さくなる。
②圧力と体積は反比例し、圧力が2倍になると体積は1/2、3倍になると1/3になる。
③だからP × Vはいつも同じ値である。図の注射器は1気圧で100 mLなので、P × V = 100が保たれる。
④圧力が大きくなると、同じ数の粒子がせまい空間におしこめられ、かべにぶつかる回数がふえる。

温度と体積（シャルルの法則）

20°C
🔍 シャルルの法則
①圧力が一定のとき、温度が上がると気体の体積は大きくなる。
②温度が上がると粒子の運動が活発になり、かべをより強く、より多くおす。圧力をそのままに保つには体積がふえなければならない。
③温度が1 °C上がるごとに0 °Cのときの体積の約1/273ずつふえるので、0 °Cから100 °Cにあたためると体積は約1.37倍になる。
④へこんだピンポン球を熱い湯に入れるともとにもどるのも、中の空気があたためられて体積がふえるからである。

ボイルの法則をグラフで読む

ボイルの法則
P₁V₁ = P₂V₂ (温度一定)
圧力と体積をかけた値はいつも同じで、圧力と体積は反比例する。
シャルルの法則
V₁T₁ = V₂T₂
体積は絶対温度T(K)に比例する。絶対温度はセルシウス温度に273を足した値である。
📐 二つの法則をあわせて見る
①ボイルの法則：温度が一定なら、圧力が大きいほど体積は小さい（反比例）。
②シャルルの法則：圧力が一定なら、温度が高いほど体積は大きい。
③どちらも、気体の粒子が休まず動いてかべにぶつかるという考えで説明できる。
④絶対温度K = °C + 273で、グラフは0 K(−273 °C)で体積が0になるほうへのびる。

試験ポイント整理

まとめ
ボイル：P × V = 一定 ・ シャルル：V ÷ T = 一定
気体の圧力、体積、温度は、一つを変えるとほかのものもいっしょに変わる。
🎯 試験ポイント
①ボイルの法則：温度が一定なら圧力と体積は反比例する。
②シャルルの法則：圧力が一定なら温度が高いほど体積は大きい。
③P-Vグラフは反比例の曲線で、曲線上のどの点でもP × Vは同じ。
④V-Tグラフは直線で、絶対温度でかくと原点を通る。
⑤身近な例：高い山でふくらむおかしのふくろや、ダイバーのはいたあわが上がるにつれて大きくなること（ボイル）、熱気球やへこんだピンポン球がもどること（シャルル）。

例題と単元テスト

例題 1
温度が一定のとき、1気圧で体積6 Lの気体を2気圧まで圧縮すると、体積はいくらになるか。（ボイルの法則）
1
温度が一定なので、ボイルの法則P₁V₁ = P₂V₂を使う。
2
1 × 6 = 2 × V₂ なので V₂ = 6 ÷ 2 = 3 L。圧力が2倍になって体積が半分になった。
▸ 3 L
圧力が何倍になったかを見れば、体積はその数で割ればよい。
例題 2
圧力が一定のとき、風船をあたたかい所に置くと体積はどう変わるか。また、そのわけは。（シャルルの法則）
1
圧力が一定のとき、温度が上がると気体の体積は大きくなる（シャルルの法則）。
2
温度が上がると風船の中の気体の粒子の運動が活発になり、風船の内側のかべをより強くおすので、その分風船がふくらむ。
▸ 体積が大きくなる（粒子の運動が活発になるから）
図の風船も、温度を上げると0 °Cのときの大きさ（点線）より大きくなる。
単元テスト類題
気体の性質についての説明として正しいものは？
①温度一定なら圧力が大きいほど体積も大きい
②温度一定なら圧力と体積は反比例する
③圧力一定なら温度が高いほど体積が小さい
④ボイルの法則は圧力と体積が比例するという法則だ
⑤気体は温度が変わっても体積が変わらない
▸ ② 温度一定なら圧力と体積は反比例する
1
ボイルの法則により、温度が一定なら圧力が大きいほど体積が小さくなる反比例の関係なので、②が正しい。
2
圧力が大きくなると体積は小さくなり（①）、圧力一定で温度が高いほど体積は大きく（③）、ボイルの法則は反比例の関係で（④）、温度が上がると気体の体積は大きくなる（⑤）。
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