この計算ツールでできること
このツールは、モル(n)で表した気体の物質量を、リットル(V)の体積に換算します。計算には理想気体のモル体積を用い、STP(標準状態:0°C、1 atm)では1モルあたり22.4リットルです。室温(約25°C)で計算したい場合は、24.0 L/molに切り替えることもできます。
使い方
手元にある気体のモル数を入力し、続いてモル体積を入力します。標準的なSTPの問題では、モル体積は22.4のままにしておきましょう。「計算」を押すと、気体の体積がリットル単位で表示されます。この簡単な換算が成り立つのは、アボガドロの法則によって、同じ温度・圧力では同体積の理想気体に含まれる分子の数が等しくなるためです。
計算式の解説
関係式は $$V = n \times V_{m}$$ とシンプルです。ここで \(V\) はリットル単位の体積、\(n\) はモル単位の物質量、\(V_{m}\) はモル体積(STPで22.4 L/mol)を表します。これは理想気体の状態方程式 \(PV = nRT\) を 273.15 K・1 atm で評価したもので、モル体積は 22.414 L/mol となり、一般的に22.4へ丸めて使われます。
計算例
STPで酸素ガスが2モルある場合を考えてみましょう。$$\text{体積} = 2 \times 22.4 = 44.8 \text{リットル}$$です。STPで二酸化炭素が0.5モルなら、$$0.5 \times 22.4 = 11.2 \text{リットル}$$となります。
よくある質問
なぜ22.4 L/molなのですか?これは、あらゆる理想気体1モルが0°C・1 atmの圧力で占める体積だからです。
実在気体にも使えますか?あくまで近似値です。実在気体はわずかにずれますが、宿題や実験のおおよその見積もりであれば、22.4 L/molで十分な精度が得られます。
条件がSTPでない場合はどうすればよいですか?理想気体の状態方程式 \(V = nRT/P\) を直接使うか、自分の温度・圧力に合ったモル体積(例:25°C付近なら24.0 L/mol)を入力してください。