ドルトンの分圧の法則とは?
ドルトンの法則とは、互いに反応しない気体の混合物では、全圧が各気体の分圧の合計に等しくなる、という法則です。ここから直接導かれる関係として、ある成分気体の分圧は「その気体のモル分率 × 混合気体の全圧」で求められます。この計算ツールはその関係式を瞬時に適用します。分圧は、全圧の入力に使った単位(atm、kPa、mmHg、bar、psi)と同じ単位で算出されるため、どの単位の組み合わせでもそのまま計算できます。
この計算ツールの使い方
知りたい気体のモル分率(0〜1の無次元の値)と、混合気体の全圧を入力してください。「計算する」を押すと、その気体の分圧と、全圧に占める割合(パーセント)が表示されます。
計算式の解説
基本となる式は次のとおりです。
$$P_i = \text{Mole Fraction } (x_i) \times \text{Total Pressure } (P_{total})$$ここで \(P_i\) は成分 i の分圧、\(x_i\) はそのモル分率(成分 i の物質量 ÷ 全物質量)、\(P_{total}\) は混合気体の全圧を表します。すべての成分のモル分率を足すと 1 になるため、各成分の分圧の合計は全圧に一致します。
計算例
空気はモル比でおよそ21%が酸素なので、酸素のモル分率は \(x = 0.21\) です。全圧が大気圧の1 atmのとき、酸素の分圧は
$$P_i = 0.21 \times 1 = 0.21 \text{ atm}$$となります。同じ条件で全圧が760 mmHgであれば、酸素の分圧は
$$0.21 \times 760 = 159.6 \text{ mmHg}$$になります。
よくある質問
どの単位を使えばよいですか? どの圧力単位でも構いません。分圧は、全圧の入力に使った単位と同じ単位で出力されます。
モル分率が1を超えることはありますか? ありません。モル分率は全物質量に対する割合なので、必ず0〜1の範囲に収まります。
ドルトンの法則はすべての気体に成り立ちますか? 理想気体や、中程度の圧力下で反応しない混合気体に対して最もよく当てはまります。高圧下の実在気体では、理論値からわずかにずれることがあります。