10.理想気体と状態方程式　　　（難易度：⭐️）

1. 理想気体
2. 状態方程式

みなさん！こんにちは！

お待たせしました！

いや、待っていませんでしたか？？笑

お忙しい中、勉強おつかれさまです！笑

今回の単元から、まさに熱物理って感じです！！

まずは、「理想気体」というものについて勉強します！

1.理想気体

まず、最初に理想気体の定義を見てみましょう。

うん、、だから？　という感じですね

まず、このような疑問がわくと思います。

理想気体の「理想」とはどういう意味？

本当に「理想的な」気体なんです！！

普通の実在する気体には、大きさのある分子があります。

そしてその分子同士はプラスやマイナスの電気を帯びているので、

磁石のようにお互いに、引き寄せあったり押し合ったりしています。

ここまでは大丈夫ですか？

少しでも疑問が残った方はもどってぜひ確認してみてください！

しかし、理想気体はそのような電気的な力は働かないものとします。

また、理想気体の分子には「大きさがない」とします。

大きさないってなんだよ！！と思ったそこのあなた！！

ナイスな疑問ありがとうございます！！

では、ビリヤードを考えてみましょう。

ちなみに、筆者はビリヤード大好きです笑

ビリヤードは球が直径1.5cmぐらいですね？

ではこれがもし、体積がない、つまり

球が点になってしまうとしましょう。

すると、クソ難しいビリヤードになりますね？

なんせ球に大きさがないのでお互いの球が当たる確率が

とっても小さくなります！

こう思うと、大きさがなくなってしまうというのは

結構が大問題だ思いませんか？

はい！そして、

このような考えを用いると、とても考えやすくなります。

このような点で「理想的な」気体なのです。

そして、定義の中に、「ボイル・シャルルの法則」が入ってきています。

それはなぜかと言いますと、いま説明したように

普通にこの世に存在する気体は、分子同士に

電気的な力が働いています。

このような性質から、以前にやったボイル・シャルルの法則が

完全には成り立たたなくなってしまうんです。

★この性質があることで何故成り立たなくなるか説明欲しい

なので、これに対して理想気体というのは

「ボイル・シャルルの法則が常に成り立つ気体」

という定義なのです。

2.状態方程式

次に、「状態方程式」です。

これは最初に定義を見てしまいましょう。

高校で物理を勉強したひとはあれ。。と思ったかもしれません。

高校で勉強する「状態方程式」というのは、

$$pV=NRT$$

という形をしています。

もちろんこれも「状態方程式の一つ」です

しかし、これだけではないのです。

状態方程式というのは、その名の通り、

「状態を記述する方程式」

のことを表します。

なので、より一般的に、

「気体の状態（圧力）は、\(T\)：気体の温度、\(V\)：気体の体積、\(N\)：気体の粒子の数から決まる」

という意味で、

$$p=p(T,V,N)$$

と書きます。

つまり、言葉で書くとすると、

「状態方程式＝気体の状態を（温度、体積、粒子の数から）決める方程式」

これが、「状態方程式」なのです！！

この単元は以上です！お疲れ様でした！