問3
1 mol の理想気体に関する次の記述の Ⓐ と Ⓑ に入る数値の組合せとして、正しいものは下のうちどれか。ただし、温度は絶対温度で表している。「温度が一定の条件で圧力を2倍にすると、体積は Ⓐ 倍になる。また、圧力が一定の条件で温度を2倍にすると、体積は Ⓑ 倍になる。」
| Ⓐ | Ⓑ | |
|---|---|---|
| (1) | 2 | 2 |
| (2) | 2 | √2 |
| (3) | 2 | 1/2 |
| (4) | 1/2 | 2 |
| (5) | 1/2 | √2 |
正答 (4)
温度が一定なら、体積は圧力に反比例するので、圧力を2倍にすると体積は 1/2 倍(ボイルの法則)です。圧力が一定なら、体積は絶対温度に比例するので、温度を2倍にすると体積は 2 倍(シャルルの法則)です。よって(4)が正しい組合せです。
この問題で狙われた罠:理想気体の法則(PV=nRT)
温度一定なら圧力と体積は反比例、体積一定なら圧力は絶対温度に比例。
なぜ?
PV=nRTの1式から全ての関係が出る。
出典:公益財団法人 安全衛生技術試験協会 公表試験問題(令和3年度 第1回・2021年8月実施)