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シャルルの法則の…
superkamechaの回答
「意味がわからない」と仰っているのが、「何故、”２７３”なのか？」という疑問なのであれば、 これは、実験によって観測された事実が”体積の１／２７３倍の増加”なのだ、ということです。 逆に、この事実のゆえに、「絶対温度」が”絶対零度；０°Ｋはマイナス２７３℃”と定義されているのです。「自然界はそのようにできている」というのが、回答ですね。
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先日、大学で熱力学の授業を履修しまして疑問に思ったので質問させていただきます。理系学生です。 シャルルの法則について、この法則が確かに成り立っているのか疑問に感じます。 まずシャルルの法則の式には温度Tが登場します。 実際に温度を測定するとき一番簡単なのは水銀温度計などを使うことだと思います。 しかし、温度計自体の仕組みとして、水銀・灯油などが温度によって膨張すること、つまりシャルルの法則を利用しているように思います。 さらに温度計の目盛りのふり方について、0℃と100℃の間を距離的に等分すれば、温度と体積が正比例するのは当たり前のように思います。 逆に例えば0℃と100℃の間の距離を対数的に分割してはいけない理由がわかりません。 このことについては授業でも、話が進めば熱力学的温度をちゃんと定義するから大丈夫だと言われました。 しかし、それについても疑問があります。 熱力学的温度は熱機関の熱効率考え定義されると習い、その理論自体はわかりました。 しかし、例えば熱機関の効率を計算するのには気体の状態方程式を利用しますよね。 ということは熱力学的温度の定義は状態方程式を内包しているように思うのです。 そのようにして熱力学的温度を定義して、それに従って温度計に目盛りをふったとして、その温度計でシャルルの法則を検証すれば、法則が成り立つのは当たり前ではないですか？ シャルルの法則を前提とした温度計を使ったからシャルルの法則が成り立ったのではないでしょうか？ シャルルの法則が成り立つと仮定したから、シャルルの法則は成り立つ、というようにこれはただのトートロジーではないですか？ 僕は温度が上昇するほど、理想気体の体積変化量は対数的に減少するといわれればそう思えなくもないと思います。 熱力学の分野で、熱力学的温度を持ち出さずにシャルルの法則を支持する事実や、シャルルの法則とは違った温度とそれ以外の物理量との関係式みたいなものがあるのでしょうか？ 詳しい方、教えてください。
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教えて下さい。 理想気体に対する法則として、 ・ボイルの法則： 等温変化の下で体積は絶対圧力に反比例する ・シャルルの法則： 等圧変化の下で体積は絶対温度に比例する と習いました。 これらを合わせた法則として、 ・ボイル・シャルルの法則： 体積は絶対圧力に反比例し、絶対温度に比例する というものが知られていますが、釈然としません。 ボイル・シャルルの法則は、等温変化の下ではボイルの法則に、等圧変化の下ではシャルルの法則になるので、2つを合わせた表現であることは解るのですが、ボイル・シャルルの法則に対しては特に変化の過程に対する条件が示されていません。例えば断熱変化は等温変化でも等圧変化でもないですが、この法則が使えるということになっています。 ボイル・シャルルの法則は、２つの法則の演繹の結果ではなく、実験的に証明されたもの、ということなのでしょうか。それとも考え方が誤っているだけで、実際には演繹から得られる結果なのでしょうか。
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回答ありがとうございます。 理解できました。 摂氏温度の－２７３℃がはじめにあるのではなく、事実が先にあるためにこの数字がでてきたということ わかりました。 ありがとうございます。