ヘンリーの法則の別表現の解釈についての質問です！

ヘンリーの法則の別表現として、「気体の溶解量を溶解前の温度と圧力下での気体の体積で表現すると、”圧力に関係なく”溶解した気体の体積は一定となる。」というものがあるのですが、どのようなイメージで捉えたらよいのかを教えて下さい。
元々のヘンリーの法則では圧力に比例して溶ける気体の物質量が変化するので、圧力が大きくなると、物質量が増え、それによって溶けている気体の体積も増えるのではないかと思ってしまいます。
恐らく、”体積”についての解釈が間違っている気がします。
ご回答宜しくお願いします！

No.2 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2017/05/07 14:32

私も思い違いをしていた部分があったので、もう一度整理してみます。

ヘンリーの法則は
１.一定温度において一定量の溶媒に溶ける気体の質量は、その圧力に正比例する。
これが普通に知られているヘンリーの法則で、いくつかの教科書ではこれのみを書いているものがありました。
溶解量[A]=k･p　k:比例定数、p:圧力

問題の別表現ですが、

2.気体の体積で表現した場合、”一定温度では、圧力に関係なく”溶解した気体の体積は一定となる。”
気体の状態方程式は
pV＝nRT　→　V＝nRT/p
で圧力に関係なく溶解した気体の体積は一定になるかどうかです、
仮に圧力が2倍の2pになったとします、ヘンリーの法則の一般的な表現から溶ける気体の溶解量は2倍になります。
状態方程式では圧力pが2p、物質量のnが2nになるわけです。
V=2nRT/2p=nRT/p
Tは一定ですから、pがどのように変化しようとも、溶解量(物質量n)はpと比例関係にあるので、Vは一定のままです。

別表現が解り難い部分は多分、ゲイリュサックによるシャルルの法則の発表が1802年、ヘンリーの法則の発表が1803年、
理想気体の状態方程式のボイル･シャルルの法則で考えると楽なのですが、
ボイルシャルルの法則は時代的にもっと後(いつ頃でた法則なのか調べてみたがはっきりしない…)なので文章的に解り難い表現になっていて、
教科書でも別表現が省略されているのだと思います。

No.1 回答者： むらさめ 回答日時： 2017/05/04 15:32

>気体の溶解量を溶解前の温度と圧力下での気体の体積で表現すると

溶液に溶かす気体の事を言っているのですが、溶解前の温度と圧力が決まると気体の状態方程式
PV=nRT
から、気体の体積は一定ですよね。

で、ちょっと調べてみたのですが、ヘンリーの法則は、物質量という概念がない時代に発見された法則の為、”体積は一定”となったようです。
本当は物質量とすべきだったと思うのですが、ちょっと混乱する記述が今も残っているのだと思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます！
＞溶解前の温度と圧力が決まると気体の状態方程式
PV=nRT
から、気体の体積は一定ですよね。
T一定の条件下で、圧力をｍ倍にすると、溶液に溶ける物質量がｍ倍になるという法則を使い、この計算をすると確かに気体の体積は一定になりました！計算的にはこの法則が成立していることが分かったのですが、まだ何がもやもやしています、、、多分一般的な表現と別表現が同じ事柄を表していることにピンとこないからだと思います。特にそれぞれの表現で、ピストン内の気体の物質量が違うという所が一番納得いきません。そこで、お手数をお掛けしますが、どのように考えたら、一般表現のイメージと別表現のイメージが同じ事柄を表していると考えることができるのかを教えて頂けないでしょうか？
因みに、一般的なヘンリーの法則は、T一定で、ピストンの中に、ｎモルの気体を封入したときに、圧力を加えれば加えれるほど、溶液に溶ける気体数が増加するというイメージで捉えています。（※この時に圧力をどんどん大きくしたら、溶ける気体数が増加するので、溶けていない気体の体積って減少しますよね？そしたら、溶解前の全気体の体積から、その溶けていない気体の体積、を引いたときにでてくる体積、すなわち溶けている体積って増加しませんか？もしかして、これはｐが異なるときの体積を比べているので、ちゃんちゃらおかしいことを言っていますか？これも併せて教えて下さい！）
別表現のヘンリーの法則は、T一定で、ピストンの中にｎモルの気体を封入した時に圧力Pを加えた時の体積と、ｎ＊ｍモルの気体を封入した時に、圧力をP*m加えた時の体積は等しい。（※もしかしたら、間違っているかも、、、）

恐らく、混乱しているので、はちゃめちゃなことを言っているかもしれませんが、ご回答宜しくお願いします！<(_ _)>

お礼日時：2017/05/05 11:52