기체의 압력과 기체 법칙

기체의 압력#

(1) 기체의 압력#

기체의 압력()은 기체 분자가 단위 면적에 수직으로 가하는 힘의 크기이다.

• : 압력
• : 수직으로 누르는 힘
• : 힘이 작용한 면적

(2) 압력의 단위#

1. 국제단위계에서 압력의 단위는 이다.
2. 해면을 기준으로 한 평균 대기압은 이다.

수은 기압계를 이용하면 대기압을 측정할 수 있다.
표준 상태에서 대기압은 수은 기둥의 높이 를 지탱하며, 이를 이라고 한다.

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보일의 법칙#

(1) 보일의 법칙#

온도와 기체의 양이 일정할 때 기체의 부피()는 압력()에 반비례한다.

따라서 압력과 부피의 곱은 일정하다.

여기서 는 비례 상수이다.

(2) 보일의 법칙의 식#

일정한 온도와 일정한 몰수에서 압력이 일 때의 부피를 , 압력이 일 때의 부피를 라고 하면 다음 관계가 성립한다.

보일의 법칙의 사례#

• 자동차 에어백
• 잠수부의 기포 크기 변화
• 하늘로 날린 풍선의 크기 변화

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샤를의 법칙#

(1) 온도와 기체 부피 사이의 관계#

압력과 기체의 양이 일정할 때, 온도가 오르면 기체의 부피는 기체의 종류에 관계없이 일 때 부피의 만큼씩 증가한다.

• : 에서의 부피
• : 에서의 부피
• : 절대온도

(2) 샤를의 법칙#

압력과 기체의 양이 일정할 때 기체의 부피()는 절대온도()에 비례한다.

절대온도와 절대 영도#

절대온도는 섭씨온도를 기준으로 하여 나타낸 온도이며 단위는 (켈빈)이다.

절대 영도는 이론적으로 기체의 부피가 이 되는 온도이며, 섭씨온도로는 이다.

(3) 샤를의 법칙의 식#

일정한 몰수와 압력에서 절대온도가 일 때의 부피를 , 절대온도가 일 때의 부피를 라고 하면 다음 관계가 성립한다.

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보일-샤를의 법칙#

기체의 부피는 절대온도에 정비례하고 압력에 반비례한다.

일정한 양의 기체에 대하여 다음 관계가 성립한다.

따라서 상태 1과 상태 2 사이에는 다음 관계가 성립한다.

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기체 분자 운동론#

기체 분자 운동론은 기체의 성질을 기체 분자의 역학적 운동으로 설명하는 이론이다.
이 이론에서는 기체 분자를 이상기체로 가정하여 기체의 여러 성질을 설명한다.

• 기체 분자는 매우 작은 입자이다.
• 기체 분자는 끊임없이 무질서하게 운동한다.
• 기체 분자 사이의 충돌과 용기 벽과의 충돌은 탄성 충돌이다.
• 기체의 압력은 기체 분자가 용기 벽에 충돌하여 나타난다.