【無料】気体の法則計算ツール

理想気体の状態方程式 PV = nRT

PV = nRT

求めたい値

圧力 P

圧力の単位

体積 V (L)

モル数 n (mol)

温度 T (°C)

分子量 M (g/mol) ※m/M計算時

質量 m (g) ※M計算時

計算結果

—

P (atm)

—

V (L)

—

n (mol)

—

T (K) / T (°C)

—

密度 (g/L)

—

P (kPa)

—

V (mL)

—

質量 (g)

—

※ R = 0.08206 L·atm/(mol·K) = 8.314 J/(mol·K)。T(K) = T(°C) + 273.15。STP: 0°C, 1atm → 1mol = 22.414L。

ボイル・シャルルの法則（状態変化計算）

P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

求めたい値

P₁ (atm)

V₁ (L)

T₁ (°C)

P₂ (atm)

V₂ (L)

T₂ (°C)

計算結果

—

状態1: P₁V₁/T₁

—

状態2: P₂V₂/T₂

—

体積変化率

—

適用法則

—

※ ボイルの法則(等温): P₁V₁=P₂V₂。シャルルの法則(等圧): V₁/T₁=V₂/T₂。ゲイ=リュサックの法則(等容): P₁/T₁=P₂/T₂。

ドルトンの分圧の法則

P_total = P₁ + P₂ + P₃ + ...

気体1 (mol)

気体1の名前

気体2 (mol)

気体2の名前

気体3 (mol) ※0で無視

気体3の名前

全体の圧力 (atm)

温度 (°C)

全モル数

—

全体積 (L)

—

全圧

—

※ 分圧 P_i = x_i × P_total（x_i = モル分率）。各気体は独立に全体積を占める（理想気体の場合）。

グラハムの拡散速度の法則

r₁/r₂ = √(M₂/M₁)

気体1

気体1の分子量 M₁

気体2

気体2の分子量 M₂

温度 (°C)

拡散速度比 r₁/r₂

—

r₁/r₂

—

気体1の二乗平均速度 (m/s)

—

気体2の二乗平均速度 (m/s)

—

速度差

—

逃散時間比 t₁/t₂

—

解説

—

※ v_rms = √(3RT/M)。R = 8.314 J/(mol·K)。軽い気体ほど拡散が速い。H₂はCO₂の約4.7倍の速さ。

ファンデルワールスの状態方程式（実在気体）

(P + an²/V²)(V - nb) = nRT

気体

a (L²·atm/mol²)

b (L/mol)

P (atm)

n (mol)

T (°C)

実在気体の体積 V_real (L)

—

理想気体の体積 V_ideal (L)

—

圧縮因子 Z = PV/(nRT)

—

理想からのずれ

—

分子間力の補正 an²/V²

—

体積排除の補正 nb

—

※ a: 分子間引力の補正（大きいほど引力が強い）。b: 分子自身の体積（排除体積）。Z=1なら理想気体。Z<1は引力優位、Z>1は排除体積優位。高圧・低温で理想からずれが大きい。

水上置換法による気体捕集計算

捕集した気体の体積 (mL)

水温 (°C)

大気圧 (mmHg)

水蒸気圧 (mmHg) ※カスタム時

気体の分子量 (g/mol)

乾燥気体のモル数

—

乾燥気体の分圧 (mmHg)

—

乾燥気体の分圧 (atm)

—

水蒸気圧 (mmHg)

—

乾燥気体のモル数 (mol)

—

乾燥気体の質量 (g)

—

STPでの体積 (mL)

—

※ 水上置換: P_dry = P_atm - P_water。水蒸気圧は水温に依存。捕集気体にはwater vaporが混ざっているため補正が必要。

気体に関する定数・データ一覧

気体定数 R の各単位系

値	単位	用途
0.08206	L·atm/(mol·K)	PV=nRT（atm, L系）
8.314	J/(mol·K) = Pa·m³/(mol·K)	エネルギー計算・SI系
8.314	kPa·L/(mol·K)	PV=nRT（kPa, L系）
62.36	mmHg·L/(mol·K)	PV=nRT（mmHg, L系）
1.987	cal/(mol·K)	熱化学計算

主要気体のデータ

気体	化学式	M(g/mol)	密度@STP(g/L)	沸点(°C)	a(vdW)	b(vdW)
水素	H₂	2.016	0.0899	-253	0.0346	0.0237
ヘリウム	He	4.003	0.179	-269	0.0341	0.0238
窒素	N₂	28.01	1.251	-196	1.360	0.0318
酸素	O₂	32.00	1.429	-183	1.378	0.0318
空気	—	28.97	1.293	—	—	—
二酸化炭素	CO₂	44.01	1.964	-78(昇華)	3.610	0.0427
メタン	CH₄	16.04	0.716	-161	2.303	0.0431
アンモニア	NH₃	17.03	0.760	-33	4.225	0.0371
塩化水素	HCl	36.46	1.627	-85	3.700	0.0406
一酸化炭素	CO	28.01	1.250	-191	1.472	0.0395
水蒸気	H₂O	18.015	0.804	100	5.570	0.0650
プロパン	C₃H₈	44.10	1.967	-42	9.390	0.0905

水蒸気圧表（水温 vs 飽和水蒸気圧）

温度(°C)	水蒸気圧(mmHg)	水蒸気圧(kPa)
0	4.58	0.611
5	6.54	0.872
10	9.21	1.228
15	12.79	1.705
20	17.54	2.338
25	23.76	3.167
30	31.82	4.243
35	42.18	5.624
40	55.32	7.376
50	92.51	12.33
60	149.4	19.92
80	355.1	47.34
100	760.0	101.3

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