理想気体の状態方程式とは？
理想気体の状態方程式は \(PV = nRT\) と表され、化学・物理学で最も重要な式のひとつです。気体の圧力（P）、体積（V）、物質量（モル数 n）、そして絶対温度（T）を、普遍気体定数 \(R = 8.314462618 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\) を介して結びつけます。本ツールでは、4つの量のうち3つを入力すれば、残りの未知の1つを自動で求められます。国や地域に関係なく、世界中どこでも同じように使える普遍的な科学ツールです。
このツールの使い方
まず「計算する項目を選択」のメニューから、求めたい変数を選びます。すると、その変数の入力欄が消えるので、わかっている3つの値を入力してください。各項目には単位を選ぶプルダウンが用意されています—圧力（atm、Pa、kPa、bar、mmHg、torr、psi ほか）、体積（m³、L、mL、cm³、ft³、in³）、温度（K、°C、°F、°R）。入力された値はすべて内部でSI単位（パスカル、立方メートル、モル、ケルビン）に変換され、状態方程式が適用されたのち、選択した単位に戻して結果が表示されます。「有効数字」のプルダウンで、表示される答えの桁数（丸め方）を調整できます。
計算式の解説
\(PV = nRT\) を出発点に、簡単な式変形で次の4つのかたちが得られます—$$P = \frac{nRT}{V}, \quad V = \frac{nRT}{P}, \quad n = \frac{PV}{RT}, \quad T = \frac{PV}{nR}$$式の中では温度を必ず絶対温度（ケルブンまたはランキン）で扱う必要があるため、摂氏（°C）や華氏（°F）で入力された値は、まずケルビンに換算されます。
計算例
0 °C で 22.414 L を占める 1 mol の気体の圧力を求めてみましょう。まず換算すると、\(V = 0.022414 \ \text{m}^3\)、\(T = 273.15 \ \text{K}\) となります。これより $$P = \frac{1 \times 8.314462618 \times 273.15}{0.022414} \approx 101325 \ \text{Pa} = 1.00 \ \text{atm}$$標準モル体積を見事に裏付ける結果です。
よくある質問
Rの値はいくつを使っていますか？ SIで定められた厳密な値 \(8.31446261815324 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\) を使用しています。
なぜ温度は正の値でなければならないのですか？ 絶対温度はゼロや負の値を取れません。本ツールは絶対零度以下の値を受け付けません。
実在気体にも使えますか？ いいえ。この式は理想気体としてのふるまいを前提としています。とはいえ、中程度の圧力で凝縮から十分に離れた条件であれば、ほとんどの気体で精度よく近似できます。
