[일반물리실험][결과] 기체법칙

소개글

1. 실험사진 (칼라) 포함

2. 리포트 11p

3. A+ 받은 리포트

목차

◎ 실험 날짜
◎ 실험자
◎ 공동 실험자
◎ 실험 목적
◎ 실험 원리

본문내용

◎ 실험 날짜 : 2007년 4월 10일 월요일 PM 01:00
◎ 실험자 :
◎ 공동 실험자 :
◎ 실험 목적
몇 가지 알려진 경험적인 기체 법칙을 알아보고 열기관의 순환과정에서 열역학적 일이 기계적인 일과 같음을 이해한다.
◎ 실험 원리
1. 보일-샤를의 법칙
뉴턴과 비슷한 시기에 살았던 보일(Robert Boyle)은 1662년에 온도가 일정한 조건에서 기체의 부피가 압력 에 반비례한다는 것을 발견하였다. 즉 기체의 부피와 압력의 곱한 값은 동일한 기체에 대해서 다음과 같이 상수값을 갖게 되고 이 관계를 보일의 법칙이라 한다.
PV = constant (1)
한편 이로부터 100년도 더 지난 1800년경에 샤를(J. Charles) 과 게이 뤼삭(Gay-Lussac)은 서로 독립적으로 동일한 압력하의 기체의 부피는 온도에 따라 선형으로 증가하는 것을 발견하였다. 즉 기체는 온도가 1℃ 오를 때 0℃의 부피에 비하여 1/237.15 만큼 부피가 증가하는 것으로 한편으로 온도를 -237.15℃로 내린다면 그 부피가 0이 되는 것을 예측할 수 있었다.
이를 샤를의 법칙이라 하는데 이는 모든 기체의 부피가 0으로 줄어들게 되는 절대적인 온도의 하한이 있다는 것을 말하고 있다. 이 온도의 하한을 새로운 온도 눈금의 기준으로 삼아 0 K 로 삼고 섭씨온도와 같은 간격의 눈금을 매긴 것으로 절대온도를 정하게 되었다. 이 절대온도 와 부피 사이의 관계는 다음과 같이 표현된다.
V / T = constant (2)
이들 관계식은 온도가 극히 낮지 않고 또한 기체의 밀도가 희박한 경우에 잘 성립하는데 언제나 이 법칙을 따르는 가상의 기체를 이상기체라고 한다. 이상기체는 분자의 크기가 거의 0 이어서 용기 속의 공간을 점유하지 않고, 또한 분자끼리의 상호작용이 미치는 거리도 분자들 사이의 평균거리보다 훨씬 적어서 거의 언제나 독립적으로 자유롭게 움직일 수 있는 기체이다. 앞이 두 관계를 하나로 묶어서 쓰면,
PV / T = constana (3)
이렇게 기체의 압력 P 와 부피 V 그리고 온도 T 가 가지고 있는 이 관계를 보일-샤를의 법칙이라 한다. 이 법칙의 두 개의 예로서 보일의 법칙과 샤를의 법칙이 있는 것이다. 동일한 압력, 부피, 온도의 두 기체를 하나로 합하게 되면 이때 부피가 두 배로 되고 온도나 압력은 변함이 없을 것이므로 위 식에서 constant로 표시한 일정한 값은 원래의 값의 두 배가 될 것이다. 즉 이 값은 바로 기체에 포함된 분자의 양, 즉 분자의 몰 수 에 비례한다는 것을 알 수 있다.
따라서 보일-샤를의 법칙은 다음과 같은 이상기체방정식으로 정리할 수 있다.

참고 자료

일반 물리학 실험 - 청범출판사
http://physica.gsnu.ac.kr/phtml/thermodynamics/kinetictheory/boyle/boyle.html
http://che.konyang.ac.kr/course/phychem/ch01/index.htm
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