最終更新: 2026-06-14

ボイル・シャルルの法則とは

ボイル・シャルルの法則（結合気体の法則）は、一定量の気体について、圧力・体積・絶対温度の組み合わせが 2 つの状態の間で一定に保たれることを表す関係式です。ボイルの法則・シャルルの法則・ゲイ＝リュサックの法則を 1 つにまとめたもので、気体が状態を変えるときの未知量を求めるのに使われます。

式

$$\frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2}$$

記号	量
P₁, V₁, T₁	初めの状態
P₂, V₂, T₂	変化後の状態

6 つの値のうち 5 つが分かれば、残りの 1 つを求められます。温度は絶対温度の尺度に基づくため、必ずケルビンで扱います。本計算では摂氏や華氏での入力を受け付け、計算前にケルビンへ換算します。

計算例

1 atm・1 L・273 K（0 °C）の気体を 2 atm まで圧縮しつつ 546 K（273 °C）に加熱したとき、変化後の体積を求めます。

$$V_2 = \frac{P_1 V_1 T_2}{T_1 P_2} = \frac{1\ \text{atm} \times 1\ \text{L} \times 546\ \text{K}}{273\ \text{K} \times 2\ \text{atm}} = 1\ \text{L}$$

圧力が 2 倍になって体積を半分に押し下げる効果と、温度が 2 倍になって体積を 2 倍に広げる効果がちょうど打ち消し合い、体積は変わりません。

3 つの法則との関係

ボイル・シャルルの法則は、次の 3 つを特別な場合として含みます。

• 温度一定（T₁ = T₂）：ボイルの法則 $P_1 V_1 = P_2 V_2$
• 圧力一定：シャルルの法則 $V_1 \div T_1 = V_2 \div T_2$
• 体積一定：ゲイ＝リュサックの法則 $P_1 \div T_1 = P_2 \div T_2$

本計算でこれらを扱うには、両方の状態で一定に保つ量に同じ値を入力します。

理想気体の状態方程式との違い

理想気体の状態方程式（PV = nRT）は気体の 1 つの状態を表し、物質量 n と気体定数 R を含みます。一方、ボイル・シャルルの法則は同じ一定量の気体の 2 つの状態を比べるため、n と R が打ち消し合って式に現れません。物質量のような絶対量が必要なときは 理想気体の状態方程式 を使います。気体の質量から物質量を求めるときは モル計算 が利用できます。

よくある質問 (FAQ)

ボイル・シャルルの法則とは何ですか

ボイル・シャルルの法則（結合気体の法則）は、一定量の気体について P₁V₁ ÷ T₁ = P₂V₂ ÷ T₂ が成り立つことを表します。気体の圧力・体積・絶対温度を 2 つの状態の間で結びつける式です。6 つの値のうち 5 つが分かれば、残りの 1 つを求められます。絶対温度の尺度に基づくため、温度は必ずケルビンで扱います。

理想気体の状態方程式とは何が違いますか

理想気体の状態方程式（PV = nRT）は気体の 1 つの状態を表し、物質量 n と気体定数 R を含みます。一方、ボイル・シャルルの法則は同じ一定量の気体の 2 つの状態を比べるため、n と R が打ち消し合って式に現れません。温かい空気から冷たい空気へ移る風船のように気体の状態が変化する場面ではボイル・シャルルの法則を、物質量のような絶対量が必要な場面では理想気体の状態方程式を使います。

ボイルの法則・シャルルの法則・ゲイ＝リュサックの法則とどう関係しますか

ボイル・シャルルの法則は、これら 3 つをすべて特別な場合として含みます。温度を一定（T₁ = T₂）にするとボイルの法則 P₁V₁ = P₂V₂ に、圧力を一定にするとシャルルの法則 V₁ ÷ T₁ = V₂ ÷ T₂ に、体積を一定にするとゲイ＝リュサックの法則 P₁ ÷ T₁ = P₂ ÷ T₂ になります。これらを本計算で扱うには、両方の状態で一定に保つ量に同じ値を入力するだけです。

温度をケルビンで扱う理由は何ですか

気体の法則は比例関係であり、比例は真の零点から始まる尺度の上でしか成り立ちません。摂氏や華氏の零点は任意に決められているため、そのまま使うと比が誤ります。10 °C から 20 °C への変化は、熱エネルギーが 2 倍になることを意味しません。

ケルビンは絶対零度を起点とするため、ケルビンが 2 倍になれば量も 2 倍になります。本計算は摂氏や華氏での入力を受け付け、計算前にケルビンへ換算します。