ゲイ＝リュサックの法則

ゲイ＝リュサックの法則とは、通常、1808 年に発見され 1809 年に発表された、ジョゼフ＝ルイ・ゲイ＝リュサックの気体の体積の結合に関する法則を指します。 ^{[ 1 ]}しかし、一定圧力下での気体の体積と絶対温度 の比例関係を指す場合もあります。後者の法則は 1802 年にゲイ＝リュサックによって発表されましたが、^{[ 2 ]}彼が自身の研究について説明した記事の中で、1780 年代のジャック・シャルルによる未発表の研究を引用しています。そのため、体積と温度の比例関係は通常シャルルの法則として知られています。

体積結合の法則とは、気体が化学反応を起こすとき、反応する体積の比は小さな整数比になる（同じ温度と圧力で計算された体積比）。

反応ガスと気体生成物の体積比は、簡単な整数で表すことができる。

例えば、ゲイ＝リュサックは、水素2体積が酸素1体積と反応して、水蒸気2体積を生成することを発見した。具体的には、水素100mLが酸素50mLと反応して水蒸気100mLを生成する。水素(100mL) + 酸素(50mL) = 水(100mL)。したがって、反応する水素と酸素の体積比（100mLと50mL）は2:1となり、生成物である水蒸気と反応物である酸素の体積比も同様である。

ゲイ＝リュサックの研究結果に基づき、アメデオ・アボガドロは1811年に、同じ温度と圧力の下では、同量の気体（種類を問わず）には同数の分子が含まれるという仮説を立てた（アボガドロの法則）。彼は、この仮説が正しいとすれば、先に述べた結果が成り立たないと指摘した。

水素2体積＋酸素1体積＝気体水2体積

次のように表現することもできます

水素分子2個＋酸素分子1個＝水分子2個。

気体の体積の結合法則は、1808年の大晦日にジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサックによって公に発表され、1809年に出版された。 ^{[ 3 ] [ 4 ]}アボガドロの分子理論を直接的に裏付ける証拠がなかったため、 1860年の第1回国際化学会議でイタリアの化学者スタニスラオ・カンニッツァーロが説得力のある議論を展開するまで、アボガドロの仮説を一般的に有効なものとして採用した化学者はごく少数だった。 ^{[ 5 ]}

17 世紀にギヨーム・アモントンは、一定体積の気体の圧力と温度の間に規則的な関係があることを発見しました。一部の入門物理学の教科書では、圧力と温度の関係を今でもゲイ＝リュサックの法則と定義しています。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}ゲイ＝リュサックは主に体積と温度の関係を調査し、1802 年に発表しましたが、彼の研究は圧力と温度の比較も扱っていました。^{[ 9 ]}両者が利用できた技術の相対的な違いを考えると、アモントンは気体として空気しか扱うことができませんでしたが、ゲイ＝リュサックは酸素、窒素、水素などの複数の種類の一般的な気体で実験することができました。^{[ 10 ]}

体積と温度の関係に関して、ゲイ＝リュサックは、1787年のシャルルの未発表データの多くを使用したため、自分の発見をジャック・シャルルに帰属させた。そのため、この法則はシャルルの法則、またはシャルルとゲイ＝リュサックの法則として知られるようになった。^{[ 11 ]}

アモントンの法則、シャルルの法則、ボイルの法則は、複合気体法則を構成します。これら3つの気体法則とアボガドロの法則を組み合わせることで、理想気体の法則を一般化することができます。

ゲイ＝リュサックは、ΔV/V = αΔT から得られた式を用いて、気体の膨張率 α を定義しました。空気の場合、相対膨張 ΔV/V = 37.50% を見つけ、α = 37.50%/100  °C = 1/266.66 °C という値を得ました。これは、絶対零度 の値が0 °C より約 266.66 °C 低いことを示しています。^{[ 12 ]}膨張率 α の値はすべての気体でほぼ同じであり、これはゲイ＝リュサックの法則とも呼ばれます。この記事の序論とシャルルの法則を参照してください。  

• アボガドロの法則– 一定温度・一定圧力下における気体の体積と量との関係 
• ボイルの法則– 気体の圧力と体積の関係 
• シャルルの法則― 一定圧力下における気体の体積と温度の関係 
• 複合気体法則– シャルルの法則、ボイルの法則、ゲイ＝リュサックの法則を組み合わせたもの 

• キャストカ、ジョセフ・F.、メトカーフ、H・クラーク、デイビス、レイモンド・E.、ウィリアムズ、ジョン・E. (2002).現代化学. ホルト・ラインハート・アンド・ウィンストン. ISBN 978-0-03-056537-3。
• グッチ、イアン（2003）。『化学完全入門』（The Complete Idiot's Guide to Chemistry）。アルファ、ペンギングループ社。ISBN 978-1-59257-101-7。
• マセッタ、ジョセフ A. (1998). SAT II 化学の準備方法. バロンズ. ISBN 978-0-7641-0331-5。