액체 나 고체의 분자와는 달리 기체의 분자는 당신이 그들을 한정 한 공간에서 자유롭게 움직일 수 있습니다. 그들은 날아 다니며 때때로 서로 충돌하며 컨테이너 벽과 충돌합니다. 컨테이너 벽에 가하는 집단 압력은 보유한 에너지의 양에 따라 다릅니다. 그들은 주변의 열에서 에너지를 얻으므로 온도가 올라가면 압력도 높아집니다. 사실 두 양은 이상 기체 법칙과 관련이 있습니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
단단한 용기에서 가스에 의해 가해지는 압력은 온도에 따라 직접적으로 변합니다. 용기가 단단하지 않으면 이상 기체 법칙에 따라 체적과 압력이 온도에 따라 달라집니다.
이상 기체 법칙
여러 개인의 실험 작업을 통해 수년에 걸쳐 파생 된 이상 기체 법칙은 보일의 법칙과 Charles 및 Gay-Lussac 법칙을 따릅니다. 전자는 주어진 온도 (T)에서 가스의 압력 (P)에 가스가 차지하는 부피 (V)를 곱한 값이 일정하다고 말합니다. 후자는 가스의 질량 (n)이 일정하게 유지 될 때 부피가 온도에 정비례한다는 것을 알려줍니다. 최종 형태에서 이상 기체 법칙은 다음과 같이 명시합니다.
PV = nRT
여기서 R은 이상 기체 상수라고하는 상수입니다.
기체의 질량과 용기의 부피를 일정하게 유지한다면이 관계는 압력이 온도에 따라 직접적으로 변한다는 것을 알려줍니다. 온도와 압력의 다양한 값을 그래프로 나타내면 그래프는 양의 기울기를 가진 직선이됩니다.
가스가 이상적이지 않은 경우
이상 기체는 입자가 완벽하게 탄력적이며 서로 끌어 당기거나 밀어 내지 않는 것으로 간주되는 기체입니다. 또한 가스 입자 자체는 부피가 없다고 가정합니다. 실제 가스가 이러한 조건을 충족하지는 않지만 많은 사람들이이 관계를 적용 할 수있을만큼 가깝습니다. 그러나 가스의 압력 또는 질량이 매우 높아지거나 부피와 온도가 매우 낮아지면 실제 요인을 고려해야합니다. 실온에서 대부분의 응용 분야에서 이상 기체 법칙은 대부분의 기체 거동에 대한 충분한 근사치를 제공합니다.
온도에 따른 압력 변화
기체의 부피와 질량이 일정하다면 압력과 온도의 관계는 다음과 같습니다.
P = KT
여기서 K는 부피, 기체의 몰 수 및 이상 기체 상수에서 파생 된 상수입니다. 이상 기체 조건을 충족하는 기체를 벽이 단단한 용기에 담아 부피가 변하지 않도록하면 용기를 밀봉하고 용기 벽의 압력을 측정합니다. 온도. 이 관계는 선형이므로 주어진 온도에서 가스의 압력을 추정 할 수있는 선을 그리려면 온도와 압력에 대한 두 개의 판독 값 만 필요합니다.
이 선형 관계는 가스의 불완전한 탄성이있을 때 매우 낮은 온도에서 무너집니다. 분자는 결과에 영향을 미칠만큼 중요해 지지만 압력은 온도. 가스 분자가 가스를 이상적인 것으로 분류 할 수 없을만큼 충분히 크면 관계도 비선형입니다.