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2026年版・3-5

物理計算（気体の法則）の一問一答

危険物乙4「基礎的な物理学及び基礎的な化学」から、物理計算（気体の法則）に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。

問13-5

【ボイルの法則】<br>温度を一定に保ったまま、1気圧（1atm）で体積が 300L の気体を圧縮し、圧力を 3気圧（3atm）にした。このときの気体の体積はいくらか。

  • ①100 L
  • ②300 L
  • ③600 L
  • ④900 L
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正解 ①100 L
解説
ボイルの法則「温度一定のとき、気体の体積は圧力に反比例する（P1 × V1 = P2 × V2）」を用います。
・元の状態：圧力 1atm × 体積 300L = 300
・圧縮後：圧力 3atm × 体積 V L = 300
したがって、V = 300 ÷ 3 = 100 L となります。
圧力が3倍になれば、押しつぶされて体積は1/3になります。
問23-5

【シャルルの法則】<br>圧力を一定に保ったまま、27℃で体積が 10L の気体を加熱し、温度を 87℃にした。このときの気体の体積はいくらか。

  • ①8.3 L
  • ②12 L
  • ③20 L
  • ④32 L
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正解 ②12 L
解説
シャルルの法則「圧力一定のとき、気体の体積は絶対温度に比例する（V1 / T1 = V2 / T2）」を用います。計算前に必ず℃を絶対温度（K）に直します。
・元の温度：27 + 273 = 300 K
・加熱後温度：87 + 273 = 360 K
温度が 360/300 = 1.2倍 になったので、体積も1.2倍になります。
10 L × 1.2 = 12 L。
問33-5

【ボイル・シャルルの法則】<br>27℃、1気圧で体積が 60L の気体がある。この気体を 127℃、2気圧の状態にした場合、気体の体積はいくらになるか。

  • ①30 L
  • ②40 L
  • ③80 L
  • ④120 L
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正解 ②40 L
解説
ボイル・シャルルの法則「(P1 × V1) / T1 = (P2 × V2) / T2」を用います。
・元の絶対温度 T1：27 + 273 = 300 K
・変更後絶対温度 T2：127 + 273 = 400 K
式に代入すると、
(1 × 60) / 300 = (2 × V) / 400
0.2 = 2V / 400
2V = 80
V = 40 L となります。温度上昇で膨らむ力より、圧力で押しつぶす力の方が大きかったため、結果的に体積は減りました。
問43-5

【理想気体の状態方程式】<br>理想気体の状態方程式「 PV = nRT 」において、各記号が表す物理量の組み合わせとして誤っているものはどれか。

  • ①P：圧力 (Pressure) を意味している記号のこと
  • ②V：体積 (Volume) を必ず正確に意味しているという記号のこと
  • ③n：気体の分子量 (Molecular weight) を表す記号
  • ④T：絶対温度 (Temperature) を意味する記号のこと
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正解 ③n：気体の分子量 (Molecular weight) を表す記号
解説
PV = nRT の構成は以下の通りです。
・P = 圧力
・V = 体積
・n = 物質量（モル数） ※分子量（M）や質量（w）ではありません。n = w/M です。
・R = 気体定数
・T = 絶対温度

【試験の罠】記号の意味を問う基礎的な問題ですが、n（モル数）とM（分子量）を引っかける問題が多いです。
問53-5

【蒸気比重の計算】<br>ある可燃性ガスの分子量は 58 である。空気の平均分子量を 29 とした場合、このガスの蒸気比重はいくらか。

  • ①0.5
  • ②1.0
  • ③2.0
  • ④4.0
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正解 ③2.0
解説
気体の重さ（蒸気比重）は、同じ体積（例えば22.4L）の重さの比で決まります。つまり「そのガスの分子量 ÷ 空気の平均分子量」で簡単に求まります。
蒸気比重 ＝ 58 ÷ 29 ＝ 2.0。
空気の2倍の重さがあるため、床付近に滞留しやすい危険なガス（ブタンなど）であることがわかります。
問63-5

【気体の膨張】<br>密閉された頑丈な金属製タンク内に、27℃で 2気圧 の気体が入っている。火災によりタンクが加熱され、内部の気体の温度が 327℃ に達した。タンクの体積が変化しないものとした場合、内部の圧力はいくらになるか。

  • ①2 気圧
  • ②4 気圧
  • ③6 気圧
  • ④8 気圧
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正解 ②4 気圧
解説
体積が一定の密閉容器内では、圧力は絶対温度に比例します（シャルルの法則の応用）。
・元の温度：27 + 273 = 300 K
・加熱後温度：327 + 273 = 600 K
絶対温度が 300K → 600K と 2倍 になりました。
体積が膨らめないため、そのエネルギーはすべて内部の圧力上昇に使われます。
圧力も 2気圧 × 2 = 4気圧 になります。これがタンク破裂の原因です。
問73-5

【分圧の法則】<br>同一の容器内に、圧力 2atm の酸素ガスと、圧力 3atm の窒素ガスを混合して入れた。この混合気体の全圧力（全体の圧力）はいくらになるか。

  • ①1.5 atm
  • ②2.5 atm
  • ③5.0 atm
  • ④6.0 atm
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正解 ③5.0 atm
解説
ドルトンの分圧の法則により、混合気体の全圧力は、それぞれの気体が単独で存在したときの圧力（分圧）の単なる足し算（和）になります。
全圧力 = 酸素の分圧(2) + 窒素の分圧(3) = 5.0 atm。
気体の種類が異なっていても、圧力はそのまま足し算できるという基本的なルールです。
問83-5

【標準状態とモル体積】<br>標準状態（0℃、1気圧）において、理想気体 1モル（mol）が占める体積として、正しい数値はどれか。

  • ①11.2 L
  • ②22.4 L
  • ③44.8 L
  • ④100.0 L
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正解 ②22.4 L
解説
アボガドロの法則により、すべての理想気体は、種類（酸素でも二酸化炭素でも）に関わらず、標準状態（0℃、1気圧）で 1mol あたり 22.4 L の体積を占めます。
乙4の燃焼計算問題において「22.4L」という数字は掛け算・割り算のベースとなる魔法の数字です。絶対に暗記してください。
問93-5

【理想気体と実在気体】<br>ボイル・シャルルの法則に完全に正確に従う気体を「理想気体」という。実在する気体が理想気体のふるまいに最も近づく（法則の誤差が小さくなる）条件はどれか。

  • ①高温・高圧の状態
  • ②高温・低圧の状態
  • ③低温・高圧の状態
  • ④低温・低圧の状態
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正解 ②高温・低圧の状態
解説
理想気体は「分子自身の体積がゼロ」「分子同士が引力でくっつかない」という架空の前提で作られた法則です。実在する気体（現実のガス）は分子の体積も引力もありますが、
・高温にする（ビュンビュン飛んで引力を振り切る）
・低圧にする（分子同士の距離が広がり、分子自身の体積が無視できる）
という「高温・低圧」の条件下であれば、理想気体に近い振る舞いを見せ、計算式の誤差が少なくなります。
問103-5

【絶対圧力とゲージ圧力】<br>圧力計（ゲージ）が 2 atm を示しているタイヤ内の空気の「絶対圧力」はいくらか。ただし、大気圧は 1 atm とする。

  • ①1 atm
  • ②2 atm
  • ③3 atm
  • ④4 atm
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正解 ③3 atm
解説
圧力計が示す値（ゲージ圧力）は、「外の大気圧よりどれだけ高いか」を示しています。
宇宙空間のような完全な真空をゼロとした本当の圧力（絶対圧力）を求めるには、ゲージ圧力に大気圧（私たちが普段受けている1気圧）を足す必要があります。
絶対圧力 ＝ ゲージ圧力(2) ＋ 大気圧(1) ＝ 3 atm。
ボイル・シャルルの法則を計算する際は、必ずこの「絶対圧力」を使用します。
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