シャルルの法則計算ツール

シャルルの法則は、圧力が一定のとき、一定質量の理想気体の体積をその絶対温度で割った値が一定に保たれることを述べています：

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

最終体積について整理すると、この計算ツールが使う式が得られます：

V₂ = V₁ · T₂ / T₁

体積は好きな単位（リットル、ミリリットル、立方メートル）で表せますが、両辺で同じ単位を使う必要があります。比をとると単位が打ち消し合うため、V₂ は V₁ と同じ単位で求められます。一方、温度は常に絶対温度（ケルビン）でなければなりません。比例関係は 0 が熱エネルギーがないことを意味するときにのみ成り立つからです。

計算例

風船に 273 K（0 °C）で 2 L の気体が入っています。圧力を一定に保ったまま 373 K（100 °C）まで温めます。新しい体積はいくらでしょうか。

V₂ = 2 × 373 ÷ 273 ≈ 746 ÷ 273 ≈ 2.7326 L

絶対温度が 373/273 ≈ 1.366 倍に上がったため、気体は膨張します。

クイックリファレンス

よくある落とし穴

• K の代わりに °C を使う。 セルシウス度をケルビンに変換するには必ず 273.15 を加えます（0 °C → 273.15 K）。0 °C をそのまま入力すると T₁ = 0 となり、計算が破綻します。
• 圧力を変える。 シャルルの法則は圧力一定を前提とします。圧力も変化する場合は、代わりに結合気体の法則 P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ を使います。
• 気体を加えたり取り除いたりする。 気体の量（モル数 n）は一定に保たなければなりません。変化する場合は、完全な理想気体の状態方程式 PV = nRT に切り替えます。
• 温度の比と差を混同する。 体積は差 T₂ − T₁ ではなく比 T₂/T₁ に応じて変化するため、ケルビン温度を 2 倍にすると体積も 2 倍になります。