熱・気体

状態方程式を解くときに分子と分母を逆にする

問題

圧力 p、体積 V、物質量 n の理想気体の温度 T を求めよ。気体定数を R とする。

ありがちな答えT=nRpV

答えの単位で検算する

手順1 求めたい量の単位を確かめる

求めたいのは温度(熱力学温度) T。単位は K。

使える量の単位:

手順2 答えの右辺に単位を当てはめる

数字の係数(2、12、π など)は単位をもたないので無視します。

[nRpV] =mol·Jmol·KPa·m3=1K × 不一致
手順3 比べる

求めたい量は K なのに、答えの単位が合いません。この答えはどこかが間違っています。

どこで間違えやすいか

pV = nRT を T について解くときに、割る側とかける側を取り違えた。

正しい答え

正しい答えT=pVnR
[pVnR] =Pa·m3mol·Jmol·K=K ○ 一致

単位が K になり、求めたい量と一致しました。

単位が合っても、答えが正しいとは限りません(係数や sin・cos の間違いは見つけられません)。ただ、単位が合わなければ必ず間違いなので、見直す場所を絞り込めます。

熱・気体のほかのミス

熱・気体の検算のコツ

pV の単位は J。状態方程式 pV = nRT を変形するときは、両辺の単位がそろうかで分子・分母を確かめましょう。モル比熱と気体定数は同じ単位(Jmol·K)です。

→ 熱・気体のミスをまとめて見る

→ 温度(熱力学温度)の単位の意味を調べる → 検算のやり方