기체의 법칙

목차

1. 기체의 성질
1) 일반적
2) 기체 분자운동론 (kinetic molecular theory, KMT의 주요 가정)
2. 보일의 법칙(Boyle`s law) - 압력과 부피의 관계
3. 샤를의 법칙(Charles` law) - 온도와 부피의 관계
4. Gay-Lussac`s law - 온도와 압력의 관계
5. 결합된 기체법칙(Combined gas law)=보일-샤를의 법칙(boyle`s-Charles`s law)
6. 아보가드로의 법칙(Avogadro`s law) - 부피와 양의 관계
7. 이상기체의 법칙(ideal gas law) - P, V, T, n사이의 관계
8. 돌턴의 부분 압력 법칙(Dalton`s law of partial pressure)
9. 결론 및 고찰

본문내용

1. 기체의 성질
1) 일반적
물질은 고체, 액체, 기체의 3가지 상태(state) 또는 상(phase)으로 존재한다. 고체(solid)는 일정한 형태와 부피를 갖는다. 액체(liquid)는 일정한 부피를 갖지만 형태는 용기에 따라 다르다. 기체(gas)는 일정한 부피와 형태를 갖지 않는다.
고체가 충분한 열을 흡수하면 녹아서 액체로 바뀐다. 본질적으로 분자나 이온이 충분한 에너지를 흡수하면 고체의 결정격자구조가 파괴되어 녹는다. 액체에서 분자나 이온들은 유동성이 증가해서 고체 상태에 있을 때보다 좀 더 활동적이다. 액체 상태의 분자는 다른 분자들과 밀착하여 존재한다. 액체가 더 열을 흡수하게 되면 더 활동적인 분자는 액체의 표면에서 이탈하여 유동성이 가장 큰 상태인 기체 상태로 바뀌게 된다.
기체는 용기를 완전히 채울 때까지 팽창한다. 기체의 밀도는 일반적으로 고체나 액체 상태에서 같은 물질의 밀도보다 훨씬 더 낫다. 기체는 액체와 같이 내부의 어떤 위치에서도 모든 방향으로 압력을 가한다.
기체는 물체의 세 가지 상태 유동성이 가장 크다. 기체 분자들은 매우 빠른 속도로 운동하며, 큰 운동 에너지(KE)를 갖는다. 수소 분자의 평균속도는 0℃에서 1초당 1.6km(1mile)이다. 기체 혼합물은 그들을 가두고 있는 용기 안에 균일하게 분포되어 있다. 고체나 액체가 차지하는 부피보다 같은 양의 기체가 차지하는 부피가 훨씬 더 크다. 예를 들어, 1몰의 물(18.02g)은 4℃에서 18 mL의 부피를 갖는다. 같은 양의 물은 기체 상태에서 약 22,400 mL의 부피, 즉 1200배 더 큰 부피를 차지한다.
2) 기체 분자운동론 (kinetic molecular theory, KMT의 주요 가정)
(1) 기체는 작은(초현미경적) 입자들로 구성되어 있다.
(2) 입자들 사이의 거리는 입자 자신의 크기보다 크다. 기체에 의해 채워지는 부피는 대부분이 빈 공간이다.
(3) 기체 입자들 사이에는 상호 인력이 존재하지 않는다.
(4) 기체 입자는 모든 방향으로 직선 운동을 하며, 용기의 벽이나 다른 기체 분자와 빈번히 충돌한다.
(5) 용기의 벽이나 다른 기체 입자와의 충돌로 인한 에너지의 손실은 없으며 모든 충돌은 완전 탄성 충돌이다.
(6) 온도가 같으면 기체 입자의 평균 운동 에너지는 모두 같으며, 그 값은 켈빈 온도에 정비례한다. (m은 입자의 질량, v는 입자의 속도)

2. 보일의 법칙(Boyle`s law) - 압력과 부피의 관계
아일랜드의 물리학자 보일(Robert Boyle, 1627~1691)은 일정 온도에서 기체 시료의 부피는 압력에 반비례한다는 것을 발견하였다. 이를 보일의 법칙(Boyle`s law)이라고 하며, 거의 모든 기체에 기체의 조성에 관계없이 적용된다.(액체와 고체에는 적용되지 않는다.)

참고 자료

없음