危険物乙4のボイルの法則とシャルルの法則｜何を固定しているかで式を選ぶ

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重要度：△ 出題は少なめです。273分の1は数字の知識で取れます

最終確認：2026年9月24日

自転車の空気入れの先をふさいで押すと中の空気に押し返され、ふくらませた風船を冷凍庫に入れるとしぼみます。危険物乙4では、この2つの動きを、ボイルの法則とシャルルの法則という2つの決まりで問います。

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ボイルとシャルル ── 何を固定するかで式を選ぶ
気体の体積の計算 ── ℃に273を足してから比べる
確認問題
まとめ
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参考文献

ボイルとシャルル ── 何を固定するかで式を選ぶ

ボイルは温度、シャルルは圧力：温度を固定すると体積は圧力に反比例し、圧力を固定すると体積は絶対温度に比例する

温度を固定すると、気体の体積は圧力に反比例します（ボイルの法則）。圧力を固定すると、気体の体積は絶対温度（ぜったいおんど）に比例します（シャルルの法則）。

問われる形	○×	ポイント
ボイルの法則を、圧力を変えないときの決まりとする	×	ボイルは温度を固定。圧力を固定するのはシャルル
温度一定なら、圧力を上げるほど体積も大きくなる	×	反比例なので、押すほど縮む
圧力一定なら、体積はセルシウス温度（℃）に比例する	×	比例の相手は絶対温度（K）
温めたときの増え方を、温める前の体積をもとに考える	×	もとにするのは0℃のときの体積

一定の温度では気体の体積が圧力に反比例します。これをボイルの法則と呼びます。圧力が2倍になれば、体積は半分に縮みます。式で書くと、圧力×体積＝一定です。

シャルルの法則とは、圧力が一定のとき、気体の体積が温度とともに決まった割合で増える、という決まりです。温度が1℃変わるたびに、気体の体積は0℃のときの体積の273分の1だけ変化します（上がれば増え、下がれば減ります）。

たとえば0℃で273mLの気体なら、1℃上がるごとに1mLずつ増えます。出発の温度が何℃でも、1℃上げたときに増えるのは1mLです。

この273は、絶対温度から来ています。絶対温度は、これ以上は下がらない温度を0として数える温度で、単位はK（ケルビン）です。目盛りの幅はセルシウス温度と同じで、0℃は273Kにあたります。

絶対温度で言い直すと、シャルルの法則は「圧力が一定のとき、気体の体積は絶対温度に比例する」です。式で書くと、体積÷絶対温度＝一定です。ボイルの法則は温度を、シャルルの法則は圧力を固定したときの決まりです。

2つをまとめた決まりを、ボイル・シャルルの法則といいます。気体の量が決まっていれば、体積は絶対温度には比例し、圧力には反比例します。圧力に比例、絶対温度に反比例と向きを入れかえた文は誤りです。

空気入れは、温度をほぼ変えずに押して圧力を上げ、体積を小さくした場面です。風船は、まわりと同じ圧力のまま冷やされ、温度が下がった分だけ縮んだ場面です。
気体の粒は、箱の中を走り回って壁にぶつかる小さなボールのようなものです。箱を縮めればぶつかる回数が増えて押す力が強まり、温めればボールが速くなって箱を押し広げます。
理想気体の状態方程式や、ドルトン（ダルトン）の分圧の法則は、危険物乙4では後回しでかまいません。

気体の体積の計算 ── ℃に273を足してから比べる

何が一定かで式を選ぶ：温度が一定ならボイルの法則で圧力×体積、圧力が一定ならシャルルの法則で体積÷絶対温度を前後で同じとして解く

シャルルの法則の比例は、絶対温度どうしの比例です。℃に273を足してKに直してから、前後の体積を比べます。

問われる形	○×	ポイント
℃のまま温度の比を取り、体積の倍率を出す	×	273を足してKにしてから比を取る
温度一定で圧力を下げたのに、体積を減らして答える	×	ボイルは反比例。圧力を下げれば体積は増える
固定した量を見ずに、式を選ぶ	×	温度一定ならボイル、圧力一定ならシャルル

計算の型の中で、ボイル・シャルルの計算は余力があればやる型です。先に固める型は、電卓なしで解ける計算の5つの型で見渡せます。

ステップ1　固定した量を確かめる：温度が一定ならボイル、圧力が一定ならシャルル
ステップ2　式を選ぶ：ボイルは「圧力×体積」、シャルルは「体積÷絶対温度」が前後で同じ
ステップ3　そろえてから解く：シャルルは℃に273を足してKにし、前後の式を等号で結ぶ

例題1は、4気圧で6Lの気体を、温度を変えずに3気圧まで下げたときの体積です。

ステップ1　温度が一定なので、ボイルの法則
ステップ2　4気圧×6L＝3気圧×□L
ステップ3　□＝4気圧×6L÷3気圧＝24÷3＝8L

圧力を下げたので、体積は増えます。比例と思い込んで6L×3÷4とすると4.5Lになり、答えが逆向きにずれます。

例題2は、27℃で6.0Lの気体を、圧力を変えずに87℃まで温めたときの体積です。

ステップ1　圧力が一定なので、シャルルの法則
ステップ2　6.0L÷300K＝□L÷360K（27＋273＝300K、87＋273＝360K）
ステップ3　□＝6.0L×360K÷300K＝6.0×1.2＝7.2L

℃のまま6.0L×87÷27とすると約19Lになり、答えが3倍近くにずれます。

例題3は、圧力を変えずに、27℃の気体を327℃まで温めたときの体積の倍率です。

ステップ1　圧力が一定なので、シャルルの法則
ステップ2　27＋273＝300K、327＋273＝600K
ステップ3　600K÷300K＝2で、体積も2倍

℃のまま327÷27と割ると約12倍となり、誤りです。

求めた体積が増えたか減ったかを、場面の向きと突き合わせると、比例と反比例の取り違えに気づけます。圧力と温度が同時に変わる計算は、危険物乙4では後回しでかまいません。

化学プラントなどの工場では、窒素や燃料ガスの量を体積で管理しますが、同じ量のガスでも温度と圧力で体積が変わります。そこで流量計の読みを温度と圧力で補正し、決めておいた基準の温度・圧力のときの体積に直して記録します。補正の計算では絶対温度を使い、セルシウス温度のまま割ると大きくずれます。

確認問題

問1　ボイルの法則は、圧力を変えないときの、気体の体積と温度の関係を表す。
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答え：×

訂正：ボイルの法則は、温度を変えないときの、気体の圧力と体積の関係を表す。

根拠：ボイルの法則は温度を固定したとき、シャルルの法則は圧力を固定したときの法則です。

なぜか：温度を変えずに気体を押し縮めると、圧力が上がって体積が小さくなります。圧力を変えずに温めると体積が増えるのは、シャルルの法則のほうです。

狙われる形：ボイルの法則とシャルルの法則で、固定する量を入れかえた形で出ます。

問2　圧力を変えずに気体を温めるとき、体積が比例するのはセルシウス温度（℃）である。
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答え：×

訂正：体積が比例するのは絶対温度（K）で、セルシウス温度ではない。

根拠：シャルルの法則の温度は、℃ではなく絶対温度（K）で考えます。

なぜか：セルシウス温度では、0℃でも気体の体積は0になりません。絶対温度で表したときに、体積と温度が比例します。

狙われる形：絶対温度をセルシウス温度に置きかえた形で出ます。

問3　圧力一定で気体を温めたときの膨張は、0℃のときの体積を基準にして考える。
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答え：○

根拠：圧力一定のとき、気体は1℃上がるごとに、0℃の体積の273分の1ずつ膨張します。

なぜか：0℃で546Lの気体なら、1℃ごとに2Lずつ増えます。何℃から温めても、1℃あたりの増え方は同じ2Lです。

狙われる形：もとにする体積を、温める前のその時点の体積にすりかえた形で出ます。

まとめ

気体の体積は、温度を固定すれば圧力に反比例し（ボイルの法則）、圧力を固定すれば絶対温度に比例します（シャルルの法則）。圧力が一定なら、温度が1℃変わるごとに0℃の体積の273分の1ずつ増減し、絶対温度は℃に273を足した温度です。計算では、固定した量を確かめて式を選び、シャルルの法則では必ず℃をKに直してから解きます。

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