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ヒント:IUPACの標準状態(STP)は273.15 K・100 kPa → 約22.711 L/mol。おなじみの22.414 L/molは273.15 K・101.325 kPa(1 atm)を用いた値です。

公式

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結果

気体のモル体積
22.414
1モルあたりのリットル(L/mol)
モル体積(m³/mol) 0.022414
温度 273.15 K
圧力 101.325 kPa
気体定数 R 8.314462618 L·kPa/(mol·K)

モル体積とは?

気体のモル体積とは、ある温度・圧力の条件下で、その気体1モルが占める体積のことです。理想気体の場合、状態方程式 \(PV = nRT\) で n を1モルとすれば直接求められます。この計算ツールは理想気体として扱えるすべての気体に対応しており、特定の国の制度に依存しない普遍的なツールです。

標準状態で約22.4リットルの立方体を占める1モルの気体
標準状態(STP)では、理想気体1モルは約22.4リットルを占めます。

使い方

絶対温度をケルビン(K)で、圧力をキロパスカル(kPa)で入力してください。計算結果は1モルあたりのリットル(L/mol)と、1モルあたりの立方メートル(m³/mol)の両方で表示されます。初期値は273.15 Kと101.325 kPaに設定されており、これは古典的な「1 atm」での標準状態(STP)の定義にあたり、おなじみの22.414 L/molが得られます。

計算式の解説

\(PV = nRT\) を出発点として、両辺を n と P で割ると、モル体積 \(V_m = \frac{RT}{P}\) が得られます。

$$V_m = \frac{R \cdot \text{Temperature (K)}}{\text{Pressure (kPa)}}$$

単位をすっきり揃えるため、ここでは気体定数 \(R = 8.314462618\ \text{L}\cdot\text{kPa}/(\text{mol}\cdot\text{K})\) を使用します。温度をK、圧力をkPaで与えれば、結果はそのままL/molの単位で求まります。なお「STP(標準状態)」には複数の定義がある点に注意してください。IUPAC(国際純正・応用化学連合)が定める現在のSTPは100 kPaを用い(約22.711 L/mol)、一方で古い慣例では1 atm = 101.325 kPaを用います(約22.414 L/mol)。

R、T、Pと体積の関係を示すモル体積の公式の図
モル体積は温度が上がると増え、圧力が上がると減る:\(V_m = \frac{RT}{P}\)。

計算例

\(T = 273.15\ \text{K}\)、\(P = 101.325\ \text{kPa}\) の場合:

$$V_m = \frac{8.314462618 \times 273.15}{101.325} = \frac{2271.098\ldots}{101.325} \approx 22.414\ \text{L/mol}$$

これは標準状態の気体について、多くの化学の学習者が暗記している値です。

よくある質問

計算結果が22.4とわずかに違うのはなぜですか? 正確な値は、どのSTPの定義と気体定数を使うかによって変わります。IUPACの100 kPa基準では約22.711 L/molとなり、22.4にはなりません。

実在気体にも使えますか? このツールは理想気体としての振る舞いを前提としています。常温常圧付近のほとんどの気体ではよく成り立ちますが、高圧や低温の条件では誤差が生じます。

温度の単位は何が必要ですか? ケルビン(K)です。摂氏(℃)から換算するには273.15を加えてください。

最終更新: