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일상 생활에서 일반적으로 공기의 형태이지만 때로는 다른 형태의 가스로 둘러싸여 있다는 사실을 당연시 할 것입니다. 사랑하는 사람을 위해 구입 한 헬륨으로 채워진 풍선의 꽃다발이든 자동차 타이어에 넣은 공기이든 가스를 사용하려면 예측 가능한 방식으로 작동해야합니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
기체는 일반적으로 이상 기체 법칙에 설명 된 방식으로 작동합니다. 가스를 구성하는 원자 또는 분자는 서로 충돌하지만 새로운 화합물의 생성과 같이 서로 끌리지 않습니다. 운동 에너지는 이러한 원자 또는 분자의 운동과 관련된 에너지 유형입니다. 이것은 가스와 관련된 에너지를 온도 변화에 반응하게 만듭니다. 주어진 양의 가스에 대해 다른 모든 변수가 일정하게 유지되면 온도가 떨어지면 압력이 떨어집니다.
각 가스의 화학적 및 물리적 특성은 다른 가스의 특성과 다릅니다. 17 세기에서 19 세기 사이의 몇몇 과학자들은 통제 된 조건에서 많은 가스의 일반적인 거동을 설명하는 관찰을했습니다. 그들의 발견은 현재 이상 기체 법칙으로 알려진 것의 기초가되었습니다.
이상 기체 법칙 공식은 다음과 같습니다.
PV = nRT = NkT
어디,
- P = 절대 압력
- V = 부피
- n = 몰수
- R = 보편적 인 기체 상수 = 8.3145 줄 (joules per mole)에 온도의 켈빈 단위를 곱한 값으로, 종종 "8.3145 J / mol K"로 표시됩니다.
- T = 절대 온도
- N = 분자 수
- k = 볼츠만 상수 = 1.38066 x 10-23 온도의 켈빈 단위당 줄
- 엔ㅏ = 아보가드로의 수 = 6.0221 x 1023 몰당 분자
이상 기체 법칙에 대한 공식과 약간의 대수를 사용하여 온도 변화가 고정 된 기체 샘플의 압력에 어떤 영향을 미치는지 계산할 수 있습니다. 전이 속성을 사용하여 다음 식을 표현할 수 있습니다.
PV = nRT \ implies \ frac {PV} {nR} = T
몰의 수 또는 가스 분자의 양은 일정하게 유지되고 몰의 수는 다음과 같이 곱해집니다. 일정한 온도 변화는 주어진 샘플의 압력, 부피 또는 둘 모두에 동시에 영향을 미칩니다. 가스.
마찬가지로 압력을 계산하는 방식으로 공식을 표현할 수도 있습니다. 이 동등한 공식 :
P = \ frac {nRT} {V}
압력의 변화, 다른 모든 것들이 일정하게 유지되면 가스의 온도가 비례 적으로 변화한다는 것을 보여줍니다.