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설명

A. 기체의 법칙

기체상에서 압력-부피의 관계

용어설명 : 압력, 기체의 압력 , 보일의 법칙, 기체, 이상기체 , 실제기체
개념(槪念)이해 : 기체분자의 충돌, 압력과 부피의 관계

1. theory(이론)

기체 : 고체와 달리 일정한 모양과 부피를 갖지 않으며, 액체처럼 유동성은 있으나 용기 전체에 확산되고, 액체보다 훨씬 압축되기 쉬운 상태에 있는 물체의 상태를 가리킨다. 일반적으로 물질은 고온저압이 될수록(화학reaction 이 일어나지 않는 한) 기체상태가 되려고 한다.

이상기체와 실제기체
이상기체
실제기체
질량
있음
있음
부피
없음
있음
인력, 척력
없음
있음
기체 방정식
(이상기체가 이 방정식을 만족할 뿐, 대부분의 실제기체는 이 방정식을 만족하지 않는다.)
- 보일의 법칙 : V∝1/P
- 샤를의 법칙:V∝T
- 아보가드로의 법칙: V∝n
이상기체의 상태방정식
PV=nRT=WRT/M (P:압력, V:부피, n:몰수, R:기체상수, T:절대온도, M:몰질량, W:질량)

압력 : 기체의 분자가 자유롭게 움직이면서 표면충돌하며 생기는 힘

압력의 크기 : 같은 넓이의 면에 작용하는 힘이 클수록,
접촉면의 넓이가 좁을수록 압력이 커진다.
기체의 압력 : 기체 상태의 분자들이 활발하게 운동하면서 벽면에 충돌하는 힘에 의해 압력이 생기며 기체 분자가 벽면에 충돌하는 횟수가 많을수록, 충돌의 속도가 빠를수록 기체의 압력
(기압)이 커진다.



기체의 압력과 부피의 관계 : 기체의 압력의세기를 2배, 4배로 증가시키면 기체의 부피는 1/2배,1/4배로 감소한다.

Boyle의 법칙

온도를 일…(To be continued ) 정하게 유지시키면서 압력(P)을 증가시키면 부피(V)는 줄어든다. 즉, 압력을 2배,3배,4배 증가시키면 부피는 1/2, 1/3, 1/4배로 줄어든다. 이와 같은 일정온도에서 일정량의 기체 V는 압력P에 반비례한다는 법칙이 이상기체에서는 성립하지만, 실제기체에서는 엄밀하게 적용되지는 않는다.
즉, 기체의 압력과 부피의 곱은 항상 일정해지며 이와 같은 식을 보일의 법칙이라고 한다. 보일의 법칙에서 온도가 변하지 않는 한 압력과 부피의 곱은 일정하다.
PV = k (상수) ( P : 압력, V : 부피)


여기서 P1과 V1은 처음 압력과 부피이고 P2와 V2는 변화된 압력과 부피를 나타낸다.

2.實驗(실험)방법

1. 데이터 수집을 위해 가스압력센서와 공기시료를 준비한다.
2. 가스압력센서를 컴퓨터 인터페이스 CH1에 연결한다.
3. 가스압력센서와 연결되지 않은 20ml의 주사기를 가지고 주사기의 고무 앞 끝이 10ml에 도달하도록 피스톤을 잡아당긴다.
4. 주사기를 가스압력센서의 밸브에 연결한다.
5. 데이터 수집을 위해서 Logger Pro의 chemistry with computers 폴더에 있는 “06 Boyle`s Law` 파일을 연다.
6. 데이터 수집을 위해서 를 누른다.
(주의 : 시스템에서 여분의 공기를 고려하기 위해 0.8ml을 주사기의 부피에 추 가 한다.)
ex) 5.0ml의 경우 주사기의 총 부피는 5.8ml이 된다
7. 압력 대 부피의 데이터를 수집한다. 한 사람은 주사기를 다른 사람은 컴퓨터를 작동하는 것이 좋다.
a. 그림2에서 보여 진 검은 고무 안쪽 위치(5.0ml)까지 피스톤을 움직인다. 압력 값이 일정하게 유지될 때까지 이위치를 유지해야한다.


Figure 2
b. 압력 값이 안정화 될 때 을 누른다.

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