보일의법칙(예비)

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일반물리학실험레포트입니다

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본문내용

1. 실험목적
밀폐된 실린더에 공기를 채운 후 온도를 일정하게 유지한 채 부피를 변화시키면서 압력을 측정하여 보일 법칙을 확인하고 온도, 부피, 압력을 변화시키면서 이상기체 법칙을 확인한다.
2. 실험원리
입력 P, 부피 V, 분자수 N, 온도 T인 기체가 열적 평형 상태 있으면, 기체의 상태방정식에 의해 서로 관련이 맺어진다. 이상기체의 경우 상태방정식은 다음과 같다.
k: Boltzmann 상수= J/degree(21.1)
이 방정식은 많은 기체의 성질을 놀라울 정도로 잘 만족시킨다. 특히 온도가 높거나 밀도가 낮으면(N/V가 작으면) 더욱 잘 만족시킨다. 그림 21.1과 같이 피스톤 내부에 있는 기체의 압력, 부피 그리고 온도를 변화시켰다면 기체분자수는 일정하므로,
(21.2)
하게 된다. 만약, 변화 전과 변화 후의 기체 온도를 일정하게 유지시켰다면,
(21.3)
하게 된다. 이 관계식이 보일의 법칙이라고 알려져 있다.
★ 보일의 법칙의 원리
용기 속에 넣어 둔 기체 분자는 모든 방향으로 활발한 운동을 하고 있기 때문에 용기 벽에 충돌하여 힘을 주는데, 이처럼 충돌에 의하여 용기 벽의 단위 넓이에 작용하는 힘을 그 기체의 압력이라고 한다. 외부에서 힘을 가해 기체의 부피를 감소시키면, 기체의 밀도가 증가하여 충돌횟수도 증가하므로 기체의 압력은 증가한다. 반대로 부피가 늘어나면 압력은 감소한다. 보일은 실험에서 일정한 온도에서 일정량의 기체의 부피는 압력에 반비례한다는 사실을 발견했다.

참고 자료

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