絶対温度（K)はなぜ℃に273を足すの？｜受験化学の疑問を解決して難関大学に合格！

前回の記事で

気体に影響を与える4要素とは？

・圧力P(Pa（パスカル）、mmHg)
・絶対温度T(K)
・体積V(L)
・物質量n(mol)

だと解説し、そのあと、圧力の単位であるmmHgの意味について
かなり詳しく解説しました。
⇒mmhgとは？意味を図を使ってわかりやすく解説

今回の記事では絶対温度Tはどうして℃に273を足すのか？
解説したいと思います。

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℃＋273＝絶対温度になる理由

絶対温度において℃にどうして273を足すのか？というと
シャルルという研究者の実験が原点になっています。

シャルルという人は気体の体積と温度の関係を実験的に調べました。
風船を使って温度を1℃上げたら、その風船の体積がどう変化するか調べました。
、
たとえば、0℃のときの体積が水は $V_{0}$ L(リットル）だったとしましょう。
これが1℃温度が上がると、シャルルの実験によると0℃のときの $\frac{1}{273}$ だけ
体積が増えることがわかりました。

つまり、

シャルルの実験によると

・0℃⇒ $V_{0}$ （L)
・1℃⇒ $V_{0}$ ＋ $\frac{1}{273}$ $V_{0}$ （L)

ということです。

逆に1℃温度が下がるとどうなったでしょう？
0℃からマイナス1℃になると、 $\frac{1}{273}$ だけ体積は小さくなることが
シャルルさんの実験によって証明されました。

シャルルの実験の結果

・-1℃⇒ $V_{0}$ ー $\frac{1}{273}$ $V_{0}$ （L)
・0℃⇒ $V_{0}$ （L)
・1℃⇒ $V_{0}$ ＋ $\frac{1}{273}$ $V_{0}$ （L)

ということがわかったのです。

さらに1℃下がってマイナス2℃になったらどうなるでしょう？
$V_{0}$ ー $\frac{2}{273}$ $V_{0}$ （L)
となることがわかりました。

シャルルの実験の結果

・－2℃⇒ $V_{0}$ ー $\frac{2}{273}$ $V_{0}$ （L)
・－1℃⇒ $V_{0}$ ー $\frac{1}{273}$ $V_{0}$ （L)
・0℃⇒ $V_{0}$ （L)
・1℃⇒ $V_{0}$ ＋ $\frac{1}{273}$ $V_{0}$ （L)

つまり、 $\frac{1}{273}$ $V_{0}$ だけ、1℃変化するごとに体積が変化していくということです。
1℃低くなれば小さくなるし、高くなれば大きくなります。

$\frac{1}{273}$ $V_{0}$ というのは変化量なわけですね。

ではこのままずっと温度を下げていったとしましょう。
ある温度で気体の体積が0になりますよね。

たとえば、－1℃だと $V_{0}$ ー $\frac{1}{273}$ $V_{0}$ （L)で
－2℃だと $V_{0}$ ー $\frac{2}{273}$ $V_{0}$ （L)といった感じで
温度が1℃下がるごとに、 $\frac{1}{273}$ $V_{0}$ だけ体積が小さくなっていくわけですからね。
体積は有限なので、どんどん温度が下がればいつかは0になります。