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25 関係: 実在気体、体積、圧力、圧縮率、マイヤーの関係式、ボイルの法則、ビリアル展開、ファンデルワールス力、ファンデルワールスの状態方程式、分子間力、エントロピー、シャルルの法則、ジュール＝トムソン効果、内部エネルギー、状態方程式 (熱力学)、理想気体、示量性と示強性、熱力学的状態方程式、熱力学温度、熱膨張率、物質量、比熱容量、気体、気体定数、気体分子運動論。
実在気体
実在気体（じつざいきたい、）とは、現実に存在する気体のことで、不完全気体と呼ぶことがある 。理想気体と対比するときに用いる語である。.
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体積
体積（たいせき）とは、ある物体が 3 次元の空間でどれだけの場所を占めるかを表す度合いである。和語では嵩（かさ）という。.
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圧力
圧力（あつりょく、pressure）とは、.
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圧縮率
圧縮率(あっしゅくりつ、Compressibility)とは、系にかかる圧力に対して、系の体積がどの程度変化するかを表す状態量である。.
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マイヤーの関係式
マイヤーの関係式(Mayer's relation)とは、理想気体における、定積比熱と定圧比熱の関係を表した式である。ドイツ人物理学者ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤーにより発見された。 マイヤーの関係式によると、定積比熱 c_v と定圧比熱 c_p の間には以下の関係が成立する。 ここで R は気体定数である。.
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ボイルの法則
ボイルの法則（Boyle's lawアトキンス『物理科学』 pp.18-19）とは、一定の温度の下での気体の体積が圧力に逆比例することを主張する法則である。1662年にロバート・ボイルにより示された。 この法則は、充分に圧力が低い領域において成り立つ近似法則である。 温度 、圧力 の平衡状態にある理想気体の体積 は あるいは と表される。一定の温度の下では体積と圧力の積が一定となる。 すなわち、温度が同一な二つの状態1、2について が成り立つ。 理想気体に対しては全ての圧力の領域で逆比例関係が成り立つが、実在気体では圧力が高い領域ではこの関係から外れる。 しかし、充分に圧力が低い領域において近似的に成り立つ。これは極限を用いて と表される。 実在気体におけるボイルの法則からのずれを圧力 の冪級数で と書いたとき、一次の補正項が となる温度はボイル温度と呼ばれる。 ボイル温度においては、より高い圧力の領域までボイルの法則が適用できる。 理想気体ではその分子自身の大きさや分子間力がないものとして考えているが、実在気体ではそれらの影響が完全には無視できないからである。またボイルの法則では、気体は温度一定で圧力を上げればいくらでも体積が小さくなることを示しているが、実際にはそのようなことはありえない。実際の気体ではある程度の圧力を超えると気体は凝縮あるいは昇華することで、液体や固体になってしまい、もはや気体の性質を持たないからである。.
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ビリアル展開
ビリアル展開（ビリアルてんかい、virial expansion）とは、実在気体の圧力（主に圧縮因子の形で）や浸透圧を、温度と圧力に依存する様子を解析的に表すためにモル体積の逆数の冪級数に展開することである。ヘイケ・カメルリング・オネスが1901年に提出した。ビリアル という語は （力の）に由来する。.
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ファンデルワールス力
ファンデルワールス力（ファンデルワールスりょく、van der Waals force）は、原子、イオン、分子間（場合によっては、同一分子の中の異なる原子団の間）に働く引力または反発力の中で、次に挙げる物理的起源をもつ相互作用のものを総称する。.
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ファンデルワールスの状態方程式
ファン・デル・ワールスの状態方程式（van der Waals equation）とは、実在気体を表現する状態方程式の一つである。1873年にファン・デル・ワールスにより提案された。 ファン・デル・ワールスの状態方程式は、実在気体の理想気体からのずれを二つのパラメータを導入することで表現している。二つのパラメータを導入する簡単な補正ではあるが、ジュール＝トムソン効果や気相-液相の相転移について期待される振る舞いを再現できる上、解析的扱いが易しいため頻繁に用いられる。ただし、あくまで一つの理論モデルであり、厳密に実在気体の振る舞いを表現できる訳ではない。また、二つのパラメータだけで理想気体からのずれを表現しているため、ビリアル方程式のように系統的に近似の精度を上げていく事が出来ない欠点もある。.
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分子間力
分子間力（ぶんしかんりょく、intermolecular force）は、分子同士や高分子内の離れた部分の間に働く電磁気学的な力である。力の強い順に並べると、次のようになる。.
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エントロピー
ントロピー（entropy）は、熱力学および統計力学において定義される示量性の状態量である。熱力学において断熱条件下での不可逆性を表す指標として導入され、統計力学において系の微視的な「乱雑さ」「でたらめさ」と表現されることもある。ここでいう「でたらめ」とは、矛盾や誤りを含んでいたり、的外れであるという意味ではなく、相関がなくランダムであるという意味である。を表す物理量という意味付けがなされた。統計力学での結果から、系から得られる情報に関係があることが指摘され、情報理論にも応用されるようになった。物理学者ののようにむしろ物理学におけるエントロピーを情報理論の一応用とみなすべきだと主張する者もいる。 エントロピーはエネルギーを温度で割った次元を持ち、SIにおける単位はジュール毎ケルビン（記号: J/K）である。エントロピーと同じ次元を持つ量として熱容量がある。エントロピーはサディ・カルノーにちなんで一般に記号 を用いて表される。.
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シャルルの法則
ャルルの法則（Charles's lawアトキンス『物理化学 上』 p.19）とは、一定の圧力の下で、気体の体積の温度変化に対する依存性を示した法則である。シャールの法則ともいう。1787年にジャック・シャルルが発見し、1802年にジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサックによって初めて発表された。この法則は理想気体に対して成り立つ近似法則であり、実在気体ではずれが生じる。この法則から絶対零度の存在と、普遍的な理想気体温度の存在が見いだされる。 実在気体は厳密にはシャルルの法則を満たさないが、気体が比較的低圧・高温の範囲にある場合にはこの法則の式は非常によい近似式となっている。逆に高圧・低温である場合には気体分子同士に働く分子間力や分子自体の大きさの影響が無視できなくなり、計算される気体体積と若干の誤差を生じる場合が多いので注意すべきである。.
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ジュール＝トムソン効果
ュール＝トムソン効果（ジュール＝トムソンこうか、『学術用語集 物理学編』）とは、多孔質壁を通して両側の圧力を一定に保ちながら膨張させた時に温度が変化することである。1852年に観測された現象に対して、ジェームズ・プレスコット・ジュールとウィリアム・トムソン（ケルビン卿）によって1861年に提唱された。この現象は気体の液化などに応用されており、1908年にヘイケ・カメルリング・オネスはこの効果を利用してヘリウムの液化できる温度0.9Kを達成した。 この膨張の過程はジュール＝トムソン膨張（）と呼ばれる。膨張に伴って温度が下降するか、上昇するかは膨張前の温度によって決まり、温度の上昇と下降が入れ替わる温度は逆転温度と呼ばれる。.
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内部エネルギー
内部エネルギー（ないぶエネルギー、）は、系の熱力学的な状態を表現する、エネルギーの次元をもつ示量性状態量の一つである。系が全体として持っている力学的エネルギー（運動エネルギーと位置エネルギー）に対する用語として、内部エネルギーと呼ばれる。 記号は や で表されることが多い。.
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状態方程式 (熱力学)
態方程式（じょうたいほうていしき、）とは、熱力学において、状態量の間の関係式のことをいう。巨視的な系の熱力学的性質を反映しており、系によって式の形は変化する田崎『熱力学』 pp.51-52。状態方程式の具体的な形は実験的に決定されるか、統計力学に基づいて計算され、熱力学からは与えられない。 広義には、全ての状態量の間の関係式のことであるが、特に、流体の圧力を温度、体積と物質量で表す式を指す場合が多い。 流体だけでなく固体に対しても、その熱力学的性質を表現する状態方程式を考えることが出来る。磁性体や誘電体でも状態方程式を考える場合もある。主に熱平衡における系の温度と他の状態量との関係を表す関係式を指すが、必ずしも温度との関係を表すとは限らない。温度依存性を考えない形の関係式は構成方程式と呼ばれることもある。.
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理想気体
想気体（りそうきたい、ideal gas）または完全気体（かんぜんきたい、）は、圧力が温度と密度に比例し、内部エネルギーが密度に依らない気体である。気体の最も基本的な理論モデルであり、より現実的な他の気体の理論モデルはすべて、低密度で理想気体に漸近する。統計力学および気体分子運動論においては、気体を構成する個々の粒子分子や原子など。の体積が無視できるほど小さく、構成粒子間には引力が働かない系である。 実際にはどんな気体分子気体を構成する個々の粒子のこと。気体分子運動論では、構成粒子が原子であってもこれを分子と呼ぶことが多い。にも体積があり、分子間力も働いているので理想気体とは若干異なる性質を持つ。そのような理想気体でない気体は実在気体または不完全気体と呼ばれる。実在気体も、低圧で高温の状態では理想気体に近い振る舞いをする。常温・常圧では実在気体を理想気体とみなせる場合が多い。.
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示量性と示強性
量性 (しりょうせい、) と示強性（しきょうせい、）は状態量の性質の一つである。 示量性を持つか示強性を持つかにより、状態量すなわち状態変数は示量変数 (extensive variable) と示強変数 (intensive variable) の2種類に分けられる。 遠山啓『量とはなにか〈I〉内包量・外延量』 太郎次郎社〈遠山啓著作集 数学教育論シリーズ〉、1978年。-->.
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熱力学的状態方程式
熱力学的状態方程式（）は、内部エネルギーの体積依存性またはエンタルピーの圧力依存性と、状態方程式の間の関係式である。温度一定のもとでの内部エネルギー の体積依存性 は、温度 、体積 における圧力 を与える状態方程式 と の関係にある。この方程式は、エネルギー方程式（とも呼ばれる。温度一定のもとでのエンタルピー の圧力依存性 は、温度 、圧力 における体積 を与える状態方程式 と の関係にある。.
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熱力学温度
熱力学温度（ねつりきがくおんど、）熱力学的温度（ねつりきがくてきおんど）とも呼ばれる。は、熱力学に基づいて定義される温度である。 国際量体系 (ISQ) における基本量の一つとして位置付けられ、次元の記号としてサンセリフローマン体の が用いられる。また、国際単位系 (SI) における単位はケルビン（記号: K）が用いられる。熱力学や統計力学に関する文献やそれらの応用に関する文献では、熱力学温度の意味で温度 という言葉を使うことが多い。 熱力学温度は平衡熱力学における基本的要請を満たすように定義される示強変数であり、そのような温度は一つに限らない。 熱力学温度が持つ基本的な性質の一つとして普遍性がある。具体的な物質の熱膨張などを基準として定められる温度は、選んだ物質に固有の性質をその定義に含んでしまい、特殊な状況を除いて温度の取り扱いが煩雑になる。熱力学温度はシャルルの法則や熱力学第二法則のような物質固有の性質に依存しない法則に基づいて定められるため、物質の選択にまつわる困難を避けることができる。 熱力学温度が持つもう一つの基本的な性質として、下限の存在が挙げられる。熱力学温度の下限は実現可能な熱力学的平衡状態熱力学や統計力学に関する文献では単に平衡状態と呼ばれることが多い。を決定する。この熱力学温度の下限は絶対零度と呼ばれる。 統計力学の分野においては逆温度が定義されしばしば熱力学温度に代わって用いられる。逆温度 は（理想気体温度の意味での）熱力学温度 に反比例する ことが知られ（ はボルツマン定数）、このことが の名前の由来となっている。 また統計力学では「絶対零度を下回る」温度として負温度が導入されるが、負温度は熱力学や平衡統計力学の意味での温度とは異なる概念である。熱力学で用いられる通常の温度は平衡状態の系を特徴づける物理量だが、負温度は反転分布の実現するような非平衡系や系のエネルギーに上限が存在するような特殊な系を特徴づける量である。負温度はある種の非平衡系に対してカノニカル分布を拡張した際に、この分布に対する逆温度の逆数（をボルツマン定数で割ったもの）として定義され、負の値をとる。すなわち、負の逆温度 に対し負温度 は という関係が成り立つように定められる。この関係は通常の（正の）温度と逆温度の関係をそのまま非平衡系に対して適用したものとなっている。しかしながらその元となる逆温度と温度の対応関係は、統計力学で定義される諸々の熱力学ポテンシャルが熱力学で定義されたものと（漸近的に）一致するという要請から導かれるものであり、負温度が実現する系において同様の関係が成り立つと考える必然性はない。 熱力学温度はしばしば絶対温度（ぜったいおんど、absolute temperature）とも呼ばれる。多くの場合、熱力学温度と絶対温度は同義であるが、「絶対温度」という言葉の用法はまちまちであり「カルノーの定理や理想気体の状態方程式から定義できる自然な温度」を指すこともあれば、「温度単位としてケルビンを選んだ場合の温度」ないし「絶対零度を基準点とする温度」のようなより限定された意味で用いられることもある。 気体分子運動論によれば分子が持つ運動エネルギーの期待値は絶対零度において 0 となる。このとき、分子の運動は完全に停止していると考えられる。しかしながら、極低温の環境において古典力学に基づく運動論は完全に破綻するため、そのような古典的な描像は意味を持たない。.
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熱膨張率
熱膨張率（ねつぼうちょうりつ、、略: ）は、温度の上昇によって物体の長さ・体積が膨張（熱膨張）する割合を、温度当たりで示したものである。熱膨張係数（ねつぼうちょうけいすう）とも呼ばれる。温度の逆数の次元を持ち、単位は毎ケルビン（記号: ）である。.
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物質量
物質量（ぶっしつりょう、）は、物質の量を表す物理量のひとつ体積、質量、分子数、原子数などでも物質の量を表すことができる。である。物質を構成する要素粒子の個数をアボガドロ定数 (約 6.022×1023 mol-1) で割ったものに等しい。要素粒子（）は物質の化学式で表される。普通は、分子性物質の場合は分子が要素粒子であり、イオン結晶であれば組成式で書かれるものが要素粒子であり、金属では原子が要素粒子である。 物質量は1971年に国際単位系 (SI) の7番目の基本量に定められた。表記する場合は、量記号はイタリック体の 、量の次元の記号はサンセリフ立体の N が推奨されている。物質量のSI単位はモルであり、モルの単位記号は mol である。熱力学的な状態量として見れば示量性状態量に分類される。.
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比熱容量
比熱容量（ひねつようりょう、英語：specific heat capacity）とは、圧力または体積一定の条件で、単位質量の物質を単位温度上げるのに必要な熱量のこと。単位は J kg−1 K−1 もしくは J g−1 K−1 が用いられる。水の比熱容量（18℃）は、1 cal g−1 K−1.
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気体
気体（きたい、gas）とは、物質の状態のひとつであり岩波書店『広辞苑』 第6版 「気体」、一定の形と体積を持たず、自由に流動し圧力の増減で体積が容易に変化する状態のこと。 「ガス体」とも。.
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気体定数
気体定数（きたいていすう、）は、理想気体の状態方程式における係数として導入される物理定数であるアトキンス『物理化学』 p.20。理想気体だけでなく、実在気体や液体における量を表すときにも用いられる。 気体定数の測定法としては、低圧の領域で状態方程式から計算する方法もあるが、低圧で音速測定を行い、そこから求めるほうが正確に得られる。 モル気体定数（モルきたいていすう、）の値は である（2014CODATA推奨値）。 気体定数は、ボルツマン定数 のアボガドロ定数 倍である。したがって、2019年5月20日に施行予定の国際単位系(SI)の改定（新しいSIの定義）によって、ボルツマン定数もアボガドロ定数も定義定数となるので、気体定数も定義定数となり となる。.
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気体分子運動論
気体分子運動論（きたいぶんしうんどうろん、）は、原子論の立場から気体を構成する分子の運動を論じて、その気体の巨視的性質や行動を探求する理論である。気体運動論や分子運動論とも呼ばれる。最初は単一速度の分子群のモデルを使ってボイルの法則の説明をしたりしていたが、次第に一般化され、現今では速度分布関数を用いて広く気体の性質を論ずる理論一般をこの名前で呼ぶようになっている。.
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