等容積変換、等積変換、または等尺変換は、気体の体積が一定のままである変換です。この場合の温度と 圧力 については、以下の図 1 を参照してください。
図 1: 完全気体の圧力と温度の上昇。音量は一定のままです。
状態 1 では、一定の温度の完全な気体 (図の 温度計 ) とピストンに 2 つの重りを備えた剛壁のコンテナがあります。この状態で容器内のガスを炎で加熱すると、分子の 運動エネルギー が増大して分子の運動が活発になります。体積を一定に保つには、激しい撹拌中に分子がピストンに及ぼす圧力の増加を抑えるために、ピストンの重りを増やす必要があります。状態 2 には状態 1 と同じコンテナがありますが、温度が高く、重みが 2 つ増えていることに注意してください。音量はそのままです。
この実験から、体積が一定の場合、温度がその値を増加させ、圧力も増加するため、圧力は温度に比例することがわかりました。この事実は、以下に示す クラペイロンの完全気体方程式 を使用して数学的に証明できます。
ここで、R は完全気体の普遍定数またはクラペイロン定数で、 通常の温度および圧力条件 (CNTP) での値は R = 0.082 atm.L/mol.K です。
実験において、R に加えて、on (モル数) と V (体積) が定数である場合、次の結果が得られます。
圧力が温度に正比例することを次のように証明します。
これは有名な シャルルの法則 であり、次のように述べられています。
「一定の体積に保たれた一定の質量の完全気体の場合、圧力は絶対温度に正比例します。」
温度 x 圧力 (T xp) グラフでは、この現象が直線で示されています。
体積 x 圧力 (V xp) グラフでは、圧力は増加しますが、状態 1 および 2 では体積は一定のままで、V 1 = V 2 です。この事実から、次の理由により等積変換における仕事はゼロであることがわかります。
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