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'''ゲイ＝リュサックの法則'''（{{lang-en|Gay-Lussac's law}}）は、[[気体]]の性質に関する法則である。フランスの化学者[[ジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサック]]に因んで命名された。それぞれ関連する2つの法則があるが、通常は後述の前者の方を指す。第1の法則は反応の前後の気体の体積について述べる。第2の法則は、気体の温度と体積の関係について述べ、'''アモントンの法則'''としても知られる。

==第1の法則==
[[ファイル:Law of combining volumes.svg|thumb|150px|right|[[標準状態]]の下で、3m<sup>3</sup>の水素ガスと1m<sup>3</sup>の窒素ガスは、約2m<sup>3</sup>のアンモニアを生成する。]]
{{main|気体反応の法則}}
第1の法則は、気体が反応して別の気体を生成し、全ての体積を同じ温度で測定した時、

<blockquote>
反応物と生成物の気体の体積の間の比は、簡単な整数の比で表される。
</blockquote>


例えば、ゲイ＝リュサックは、体積2の[[水素]]と体積1の[[酸素]]を反応させると体積2の[[水蒸気]]が生成することを発見した。ゲイ＝リュサックの結果に加え、[[アメデオ・アヴォガドロ]]は、同じ温度と圧力では、等しい体積の気体は等しい数の[[分子]]を含むことを理論化した（[[アボガドロの法則]]）。この仮説は、前述の結果は、水素2分子と酸素1分子が反応して水2分子を生成することを意味することを示す。

気体反応の法則は、1808年にゲイ＝リュサックによって公表されたが<ref>Gay-Lussac (1809) [https://books.google.co.jp/books?id=hnJKAAAAYAAJ&pg=PA207&redir_esc=y&hl=ja#v=onepage&q&f=false "Mémoire sur la combinaison des substances gazeuses, les unes avec les autres"] (Memoir on the combination of gaseous substances with each other), ''Mémoires de la Société d'Arcueil'' '''2''': 207-234.  Available in English at:  [http://web.lemoyne.edu/~giunta/gaylussac.html Le Moyne College].</ref><ref>http://www.chemistryexplained.com/Fe-Ge/Guy-Lussac-Joseph-Louis.html</ref>、アボガドロの仮説は、[[スタニズラオ・カニッツァーロ]]が1860年に第1回国際化学者会議で主張するまで化学者には受け入れられなかった<ref>Hartley, Harold (1966). "Stanislao Cannizzaro, F.R.S. (1826 - 1910) and the First International Chemical Conference at Karlsruhe". Notes and Records of the Royal Society of London 21: 56-63. {{doi|10.1098/rsnr.1966.0006}}.</ref>。

==第2の法則==
{{main|シャルルの法則}}
この法則は、1700年から1702年にかけて、一定質量のガスの質量を保って圧力と温度の間の関係を発見した[[ギヨーム・アモントン]]に因んで、'''アモントンの法則'''とも呼ばれる<ref>{{citation | author = Barnett, Martin K. | year = Aug 1941 | title = A brief history of thermometry | journal = Journal of Chemical Education | volume = 18 | issue = 8 | page = 358|bibcode = 1941JChEd..18..358B |doi = 10.1021/ed018p358 }}. [http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed018p358 Extract.]</ref><ref>http://web.fccj.org/~ethall/gaslaw/gaslaw.htm</ref><ref>See:
*  Amontons, G. (presented 1699, published 1732) [https://books.google.co.jp/books?id=_czOAAAAMAAJ&pg=RA1-PA114&redir_esc=y&hl=ja#v=onepage&q&f=false "Moyens de substituer commodement l'action du feu a la force des hommes et des chevaux pour mouvoir les machines"] (Ways to conveniently substitute the action of fire for the force of men and horses in order to power machines), ''Memoires de l’Academie des sciences de Paris'', 112-126; see especially pages 113-117.
*  Amontons, G. (presented 1702, published 1743) [https://books.google.co.jp/books?id=P_Wgj2sMY-4C&pg=PA155&redir_esc=y&hl=ja#v=onepage&q&f=false "Discours sur quelques proprietes de l'Air, & le moyen d'en connoitre la temperature dans tous les climats de la Terre"] (Discourse on some properties of air and on the means of knowing the temperature in all climates of the Earth), ''Memoires de l’Academie des sciences de Paris'', 155-174.
*  See also:  Fontenelle, B. B. (1743) [https://books.google.co.jp/books?id=P_Wgj2sMY-4C&pg=PA1&redir_esc=y&hl=ja#v=onepage&q=Amontons&f=false "Sur une nouvelle propriete de l'air, et une nouvelle construction de Thermometre"] (On a new property of the air and a new construction of thermometer), ''Histoire de l'Academie royale des sciences'', 1-8.</ref>。アモントンは、空気温度計を組み立てる際に以下のことを発見した。

<blockquote>
一定の質量と一定の体積の気体の圧力は、気体の絶対温度に比例する。
</blockquote>

簡単に言えば、気体の質量と体積が一定の場合、温度が上昇すると圧力も上昇する。

この法則は、温度がケルビン等の絶対尺度で測定される場合、実用的な単純な公式で表現でき、次のように書ける。

:<math>{P}\propto{T}</math>
または、
:<math>\frac{P}{T}=k</math>

ここで、
:''P''は、気体の圧力、
:''T''は、気体の温度、
:''kは、定数である。''

温度は物質の平均[[運動エネルギー]]を測定するもので、気体の運動エネルギーが増加すると、粒子がより頻繁に容器の壁に衝突することになり、従って圧力を上昇させることになる。

異なる2つの条件の下にある同じ物質の場合、この法則は次のように書ける。
:<math>\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2} \qquad \mathrm{or} \qquad {P_1}{T_2}={P_2}{T_1}.</math>
===備考===
アモントンがこの法則を先に発見していたため、ゲイ＝リュサックの名前は、現在では通常、前節で述べた第1の法則について用いられるが、いくつかの物理学の入門書では、未だ前述の第2の法則を「ゲイ＝リュサックの法則」と呼んでいるものもある<ref>Tippens, Paul E. (2007). Physics, 7th ed. McGraw-Hill. 386-387.</ref> <ref>Cooper, Crystal (Feb. 11, 2010). "Gay-Lussac's Law". Bright Hub Engineering. Retrieved from http://www.brighthubengineering.com/hvac/26213-gay-lussacs-law/ on July 8, 2013.</ref>。

ゲイ＝リュサックが最初に気体の体積と温度の関係について研究し発表したのは、1802年であったが<ref>Crosland, Maurice P. (2004). Gay-Lussac: Scientist and Bourgeois. Cambridge University Press. 119-120.</ref>、アモントンが気体として空気を用いた研究しかしていなかったのに対し、ゲイ＝リュサックは酸素、窒素、水素等、複数の気体を用いて実験を行っていた<ref>Astimov, Issac (1966). Understanding Physics - Motion, Sound, and Heat. Walker and Co. 191-192.</ref>。

ゲイ＝リュサックは、[[ジャック・シャルル]]が1787年から集めていた大量の未公表のデータを用いていたため、彼の発見をシャルルのおかげであるとし、そのためこの法則は、[[シャルルの法則]]として知られるようになった。しかし、近年はこの用語もあまり使われなくなった<ref>Gay-Lussac (1802) [https://books.google.co.jp/books?id=Z6ctSn3TIeYC&pg=PA137&redir_esc=y&hl=ja#v=onepage&q&f=false "Recherches sur la dilatation des gaz et des vapeurs"] (Researches on the expansion of gases and vapors) ''Annales de Chimie'' '''43''': 137-175.  On page 157</ref>。

ゲイ＝リュサックの法則、シャルルの法則、[[ボイルの法則]]は、[[ボイル＝シャルルの法則]]としてまとめられる。気体に関するこれらの3つの法則は、さらに[[アボガドロの法則]]と併せ、[[理想気体の状態方程式]]として一般化される。

==出典==
{{Reflist}}

==関連文献==
* {{cite book | author=Castka, Joseph F.; Metcalfe, H. Clark; Davis, Raymond E.; Williams, John E. | title=Modern Chemistry | publisher=Holt, Rinehart and Winston | year=2002 | isbn=0-03-056537-5}}
* {{cite book | author=Guch, Ian | title=The Complete Idiot's Guide to Chemistry | publisher=Alpha, Penguin Group Inc. | year=2003 | isbn=1-59257-101-8}}
* {{cite book | author=Mascetta, Joseph A. | title=How to Prepare for the SAT II Chemistry | publisher=Barron's | year=1998 | isbn=0-7641-0331-8}}

==外部リンク==
* [http://www.webqc.org/gay_lussac_gas_law.html Gay-Lussac's law calculator]
* https://www.ausetute.com.au/gaylusac.html
* http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/gaslaws3.html#amonton
* http://www.bookrags.com/biography/joseph-louis-gay-lussac-wsd/

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