💡 ヒント:気体の状態方程式(ボンベ)

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

高圧ボンベ(容器 A)に入った気体を、別の容器や外気へ一部移した後の圧力を求めるタイプの問題です。鍵は状態方程式 \(pV = nRT\) を「最初の状態」と「後の状態」の両方で立て、物質量 \(n\) の関係を使うこと。

「ボンベから気体を使ったあとのボンベ内の圧力」は、残った物質量で状態方程式を立てれば出る。ここでもmol 数の保存(または減少量が分かっている)が主役。

✏️ 求めるもの

(1) 初期のボンベ内圧力 \(p_A\)、(2) 気体を一部使用 or 連結した後の圧力。どちらも \(pV = nRT\) から導く。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. (1) 最初の圧力:\(pV = nRT\) に \(n\)(与えられた質量とモル質量から)、\(V, T\) を代入して圧力を出す
  2. (2) 使用後の圧力:残っている質量から残存物質量 \(n'\) を出す
  3. 新しい状態方程式を立てる:\(p' V = n' R T\)。\(V, T\) が変わっていなければ簡単な比例
  4. 単位注意:圧力は Pa、体積は \(\text{m}^3\)、温度は K、\(R = 8.31\) J/(mol·K) で揃える
注意

状態方程式の単位はすべて SI(Pa・m³・K・mol)で揃える。L を \(\text{m}^3\) に変換する(\(1\,\text{L} = 10^{-3}\,\text{m}^3\))、℃ を K に変換するなど、単位換算で失敗しがち。