温度と体積

　ボイルの法則は，「温度が一定の場合」の「圧力と体積の関係」であった。

　今度は「圧力が一定の場合」の「温度と体積の関係」を考えよう。

　物質は，それが固体であれ，液体であれ，温度が高くなると膨張して体積が大きくなり，温度が低くなると収縮して体積が小さくなることは，小学校の頃からよく知っていることだろう。

　気体の場合は，この変化がより顕著であり，体積の変化が，温度と一定の比例関係を示す。これは，物質の持つ熱エネルギーに比例して，気体粒子の熱運動が速くなるために，押し広げられた体積が温度と比例すると考えればよい。

　左図は，１mol の気体の体積とセッ氏温度との関係のグラフである。これを見ると，温度と体積には明らかに比例関係があることがわかるが，完全な「比例」ではない（完全に比例するなら，グラフは「原点」を通る）。このグラフでは，1 mol の気体の体積は０℃のときに０ l ではなく，22.4 l である。これは，

y＝ax＋b

　さて，グラフを見てわかるように，温度と体積の関係の直線を延長すると，-273.15℃で体積が０になる。

　この「-273.15℃」という温度のことを覚えているだろうか。これは「絶対零度」の値であった。絶対零度は物質粒子の熱振動が停止する，理論上の最低温度として定義されたが，気体の体積が０になる温度でもあるのだ。