気体の状態を表すには、4つの物理量「圧力P、体積V、温度T、モル数n」が必要でした。このことを踏まえて、気体についての法則「 ボイルの法則 」について学びましょう。

ピストンがついたシリンダー容器に、気体を封じ込めることを考えます。体積V[m³]、圧力P[Pa]、温度T[K]の状態から、 温度T[K]を一定 に保ち、ピストンを押し下げたとしましょう。

ピストンを押し下げると、どんな変化が起こりますか？ピストンに力を加えて押し下げると、気体にかかる圧力が増えますよね。今回は、圧力が2倍の2P[Pa]に増えた場合を考えましょう。

このとき体積はどうなるでしょうか？押し下げられているので体積が小さくなるのは分かりますね。例えば、温度が一定の状態で圧力が2倍に増えたとすると、なんと体積は1/2倍になります。
実は 体積は圧力に反比例する のです。

温度T[K]を一定 に保ったとき、 体積Pが圧力Vに反比例する ということは、 圧力Pと体積Vの掛け算は一定の値 となります。

温度T[K]を一定 に保ったとき、 体積は圧力に反比例 し、 圧力P×体積Vが一定になる という法則を ボイルの法則 と呼びます。