ゲイ＝リュサックの法則

ゲイ＝リュサックの法則は、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＝リュサックの気体体積の合成法則を指します。 ^{[1]しかし、}定圧における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]彼がその研究を説明した論文の中で、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。

結合体積の法則は、ガスが化学的に反応する場合、それらの反応は体積単位で小さな整数比（同じ温度と圧力で計算された体積）で起こることを規定しています。

反応ガスと気体生成物の体積の比は、単純な整数で表すことができます。

たとえば、ゲイ＝リュサックは、2 体積の水素が 1 体積の酸素と反応して 2 体積の水気体を形成することを発見しました。具体的には、100 mL の水素が 50 mL の酸素と結合して 100 mL の水蒸気を生成します。水素 (100 mL) + 酸素 (50 mL) = 水 (100 mL)。したがって、結合した水素と酸素の体積 (つまり、100 mL と 50 mL) は、単純な比率 2:1 になります。これは、生成する水蒸気と反応酸素の比率にも同じことが言えます。

ゲイ＝リュサックの結果に基づいて、アメデオ・アボガドロは1811年に、同じ温度と圧力では、同体積の気体（どんな種類でも）には同数の分子が含まれてい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、前述の結果は

水素2体積 + 酸素1体積 = 気体水2体積

次のようにも表現できる。

水素分子 2 個 + 酸素分子 1 個 = 水分子 2 個。

気体の体積の法則は、 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表され、1809年に出版されました。^{[3] [4]アボガドロの分子理論を直接裏付ける証拠がなかったため、イタリアの化学者}スタニスラオ・カニッツァーロが1860年の第1回国際化学会議で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であると認める化学者はほとんどいませんでした。 ^[5]

17世紀、ギヨーム・アモントンは定積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た。一部の入門物理学の教科書では、今でも圧力と温度の関係をゲイ＝リュサックの法則と定義している。^{[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年に出版したが、その研究には圧力と温度の比較も含まれている。^[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えなかったが、ゲイ＝リュサックは酸素、窒素、水素など複数の種類の一般的な気体で実験することができた。^[10]

体積と温度の関係に関して、ゲイ＝リュサックは、1787年のジャック・シャルルの未発表のデータを多く使用したため、その発見をシャルルの功績とみなした。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、複合気体法則を形成します。これら 3 つの気体法則は、アボガドロの法則と組み合わせると、理想気体の法則として一般化できます。

ゲイ＝リュサックは、ΔV/V = αΔTから得られた式を使用して、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呼ばれることもあります。この記事の序文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 – 一定の温度と圧力における気体の体積と量の関係
• 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、ボイル、ゲイ＝リュサックの気体法則の組み合わせ

• Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davis, Raymond E.; Williams, John E. (2002). Modern Chemistry . Holt, Rinehart and Winston. ISBN 978-0-03-056537-3。
• グッチ、イアン（2003）。『化学完全入門』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。