ボイルの法則に反すると。。。

質問

ボイルの法則に反して気体の圧力が体積に比例すると何が起こるかわかりません。。。
だれか教えてくだされば幸いです(*^^)v

回答No.1

sanori · ベストアンサー

風船の例で。

風船の中の空気の圧力と、周辺の大気の圧力やゴムが縮まる力とは釣り合っています。
そのことによって、風船（の中の空気）の体積が決まっていて、それが安定点になっています。
もし、圧力と体積とが比例、つまりは、体積が増加すればするほど圧力も大きくなっていくのであれば、安定点は存在しません。
つまり、風船（の中の空気の体積）が少し大きくなれば、風船内の空気の圧力も少し増加します。
その繰り返しの結果、
風船に新たに息を吹き込む必要も無く、ただ放っておくだけで風船は自動的にどんどん大きくなっていっていき、破裂します。

お礼

めっちゃわかりやすいたとえです☆☆☆ありがとうございます。
ちょっと力を加えて体積を大きくすると、圧力も増加する、またさらに体積が増える、圧力が増える・・・・・ってかんじですね(^○^)

話を一般論にもどすとどうまとめるべきか。。。
悩みどころです(?_?)

回答No.5

sanori

再びお邪魔します。

Ｎｏ．１の回答では、安定点がないため、風船が勝手に膨らんで破裂する例だけを書きましたが、その逆もあります。

風船の体積が少し小さくなると、圧力も少し下がります。
その繰り返しの結果、勝手にどんどんしぼんでいきます。

「少し小さく」するには、風船を軽く押せばよいですね。
つまり、
「押したら縮む」です。

問いの意図も分かりますし、私自身、なかなか楽しい思考実験をさせていただきました。
与えられた法則を鵜呑みにせず、自分なりに考えてみることは大切なステップだと思いますので、質問者さんも自力で思考実験することにチャレンジされては。
歴史上の著名な物理学者は皆そういうステップを踏んでいると思います。

おそらく今回は、どうしても分からし、調べようもないので、このＱ＆Ａサイトを利用されたのだと理解しています。

では、これにて筆を置きます。

回答No.4

ht1914

この問の意図は何なんでしょう。

何でも暗記ですましてしまう高校生がボイルもシャルルもどっちがどっちか分からなくなってしまうのに対するチェックなのでしょうか。私も答案で何度も見ました。「何で圧力を大きくしているのに体積が大きくなったなんて答えを平気で書くのか」とうんざりしたことがあります。「間違い方にも仁義がある」という言葉で怒ったこともあります。間違いならどんな間違いでも同じだと思って貰っては困る、はじめよりも小さい体積を書いて数字が違ったのと大きい体積になる数字を書いているのとは間違いのレベルが違うとも言いました。でも生徒は間違いであれば同じだと思っているようです。

ついでにもう一つ

圧力を上げれば体積が小さくなるというのが基本です。これはボイルの法則とは無関係です。近世になる前からよく知られていたことです。「押したら縮む」は当然なのです。常識なんです。ボイルの法則はその縮み方についてのものなんです。反比例という量関係を示したのです。ボイルの法則以前にはふくらむか縮むかが分からなかったなんていうことではありません。

シャルルの法則も同じですね。暖めたらふくらむなんて昔からの常識なんです。シャルルの法則とは無関係です。温度との量関係が分かったというのが新しいことなんです。

だからボイル、シャルルという名前は要らないのです。比例か、反比例かですから押したら縮む、暖めたらふくらむということだけが分かれば使うことができます。ところが法則の名前を聞くような問題が出ますからどっちだったかなということで迷ってしまうのです。

アルキメデスの法則でも同じです。浮力は誰でも知っています。ギリシャ以前から分かっていることです。アルキメデスの法則はその量関係を言っているものです。アルキメデスの法則を知らない人達でも舟は利用しています。

この辺の理解が曖昧な高校生が多いです。こういう事を押さえずに教えている方にも責任があると思います。

この質問もボイルの法則に無関係に「押したらふくらむということが起こるとしたら・・・」というのだったら「今更何を言ってるの？」と受け取られるものです。ボイルという名前が付いているので別の問のような印象が出てくるのでしょうね。

ピストンを押したのに体積が大きくなるということは「押す」という動作自体が成り立たないということです。静止している物体に力を加えます。動く場合も動かない場合もあります。でも加えている力の方向と反対向きに動きだすということはありません。

回答No.3

成る丸（@Narumaru17）

No1の回答者が、既に完璧な答えを出していましたね…。

　また、ろくに確認せづに回答してしまいました。

　すいません。
　ｍ（。。）ｍ

お礼

あやまらないでください(>_<)
とってもとっても参考になります♪
丁寧な解説うれしいです(*^^)v
ありがとうございます。

回答No.2

成る丸（@Narumaru17）

参考意見ですが、

　例えば、呼吸の場合、肺を広げる事によって、体積が増加して、逆に肺の圧力は下がります。
　圧力が下がると、外の空気とのつりあいをとるために、外の空気が入って来て、肺の空気の圧力＝外の空気の圧力となるわけです。

　これが、体積と圧力が比例した場合だと、肺を広げると、圧力も高くなるすると、外の空気との釣り合いをとるために、肺の空気が出て行く事になります。
　・・・と言いたい所ですが、その出て行く空気が、存在する筈が無いんですよね…。

　どうも、想像するには、難しい喩えですね…。
　体積と共に圧力が増えるとなると、圧力を増やすための、物質は何処からきたのやら…。となってしまいます。

　この問題に正解は、無いと思います。
　そもそも、あり得ない話ですから。