ボイルシャルルの法則や理想気体の状態方程式は標準状態での気体以外にもなぜ成り立つのでしょうか？それ

Question

ボイルシャルルの法則や理想気体の状態方程式は標準状態での気体以外にもなぜ成り立つのでしょうか？
それぞれのボイルシャルルの法則PV/T=一定と
理想気体の状態方程式PV/Tn=R
の式を用いて標準状態以外での気体にも成り立つ事を証明できないでしょうか？

yhr2 · Accepted Answer

＞標準状態以外での気体の状態からも標準状態の気体を意図的に作れますよね？

はい。温度と圧力をその値にすればよいだけです。

標準状態とは

・SATP：標準環境温度と圧力（standard ambient temperature and pressure）
　温度：25℃（298.15 K）、圧力：100 kPa

・STP：標準温度と圧力（standard temperature and pressure）
　温度：0℃（273.15 K）、圧力：100 kPa

・NTP：標準温度と圧力（normal temperature and pressure）
　温度：0℃（273.15 K）、圧力：101.325 kPa

などで定義されており、1 mol の理想気体の体積が「22.4 リットル」になるのは「NTP」です。
SATP では「24.8 リットル」、STP では「22.7 リットル」になります。

↓　参考
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A8%99%E6%BA%96%E7%8A%B6%E6%85%8B

yhr2 · Answer

気体は、分子間の引力や衝突などの「相互作用」が少ないので、気体分子が「自由に飛び回る」のに近い状態だからです。

でも、現実の分子ですから衝突したり相互干渉しますので、「完全に自由」ではありません。
「完全に自由」とみなしたのが理想気体です。
なので、現実の気体は「理想気体」とは異なりますが、「標準状態」であればほぼ「理想気体」とみなしても問題ない程度です。

＞標準状態以外での気体にも成り立つ事を証明できないでしょうか？

証明するまでもなく、現実にそうなっています。
逆に、「なぜ、そうなるのか、そうなっているのか」を解明・説明するのが科学でしょう。

tknakamuri · Answer

証明じゃなくて、実測されてます。
常温、常圧なら大体のガスが理想気体。
でも100気圧くらいかけると、もうかなり外れてしまいます(^^;

konjii · Answer

化学の標準状態とはＰ＝１．０ｘ１０⁶Ｐａ、Ｖ＝２２．４、Ｔ＝２７３Ｋです。標準状態から法則は得られません。
ボイルシャルルの法則は標準状態での気体以外も含めて求めているからです。

doc_somday · Answer

証明できないでしょうか＞できません。それで二つ目の近似のvan der Waalsの状態方程式を使います。

konjii · Answer

標準状態を勝手に変えてはいけません。

konjii · Answer

PV/Tn=Rは、すでに標準状態以外での気体にも成り立つ事を証明しています。

＞標準状態以外での気体の状態からも標準状態の気体を意図的に作れますよね？
　もちろんです。そのためのPV/Tn=Rです。

tknakamuri · Answer

標準状態というのは気圧と温度を合わせるだけだよ。

ボイルシャルルの法則や理想気体の状態方程式は標準状態での気体以外にもなぜ成り立つのでしょうか？ それ