2. 실험 목적 : 보일-샤를의 법칙을 이용하여 기체의 온도와 압력에 따른 부피변화를 알 수 있다.
3. 실험 이론
1) 기체(gas)
: 일반적으로 표준 압력 및 표준 온도에서 기상으로 존재하는 물질을 기체(gas)라고 하며, 형태는 기상을 가질 수 있으나 표준 압력 및 표준 온도에서는 고상 및 액상으로 존재하 는 물질을 증기(vapor)라고 한다. 물질이 어느 온도 이상에서 항상 기체로 존재하는 온 도를 임계 온도라 하며 따라서 임계 온도가 25℃이하인 물질은 표준 압력 및 표준 온도 에서 항상 기체로 존재한다.
2) 압력(pressure)
: 압력은 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘의 크기로
압력 = (단위:N/, N/, Pa(파스칼))
기체의 압력은 기체 분자들이 끊임없이 운동하면서 용기의 벽면에 충돌하는 힘에 의해 기체의 압력이 나타난다. 따라서 벽면에 충돌하는 분자의 수가 많을수록 기체의 압력 이 커진다.
기체의 압력 = 대기압 ± gd△h
(g:중력 가속도 상수, d:사용 유체의 밀도, △h: 높이 차)
3) Boyle의 법칙
: 16C 초 화학자인 로버트 보일은 J모양의 관에 수은을 담으면, 즉 압력을 증가시키면 막 힌 쪽에 갇힌 기체의 부피가 감소함을 발견하였다. 이로부터 압력과 부피는 서로 반비례 의 관계를 갖는다는 것을 알 수 있다. 기체의 온도와 양이 일정하다면 압력과 부피와의 관계식은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
V∝ 1/P, V=k(1/P) 단 k는 상수
PV = k
이 식을 보일의 법칙이라고 부른다. 따라서 압력과 부피가 각각 다르고 온도 및 양이 일 정한 기체는 그 곱이 일정하다. ( = )
보일의 법칙은 이상 기체에서의 압력과 부피의 관계식을 나타내었고 실제의 기체에서는 압력과 부피의 곱이 일정하지 않다.
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2012.05.16
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