正答2
解説
正解は2です。
ボイル・シャルルの法則は、一定量の気体について圧力・体積・絶対温度の関係を表す法則です。
【計算】
ボイルの法則:温度が一定なら、P・V=一定です。
シャルルの法則:圧力が一定なら、V/T=一定です。
2つを合わせると、P・V/T=一定となります。
この一定の値をRとおくと、P・V/T=Rです。
【選択肢別解説】
1:× P・T/V=Rでは、温度が上がると圧力は下がる関係になります。
実際には体積一定で温度が上がると圧力は上がるため、誤りです。
2:○ P・V/T=Rは、ボイルの法則とシャルルの法則をまとめた式そのものです。
3:× R・P/T=Vでは、圧力が上がると体積も増えることになります。
実際には温度一定で圧力を上げると体積は減るため、誤りです。
4:× R・V/P=Tでは、圧力が上がると温度が下がることになります。
正しい関係はT=P・V/Rで、誤りです。
5:× T・V/P=Rでは、温度が上がると体積が減ることになります。
実際には圧力一定で温度を上げると体積は増えるため、誤りです。
【ポイント】
「PV/T=一定」は、肺機能検査で測定値を体温・大気圧・水蒸気飽和の条件(BTPS)に換算するときの基礎になる式です。