공기량 계산 방법

스쿠버 다이버라고 가정하고 탱크의 공기 용량을 계산해야합니다. 또는 풍선을 특정 크기로 부풀 렸고 풍선 내부의 압력이 어떤지 궁금해한다고 상상해보십시오. 또는 일반 오븐과 토스터 오븐의 요리 시간을 비교한다고 가정 해보십시오. 어디서부터 시작합니까?

이 모든 질문은 공기량과 공기압, 온도 및 부피 사이의 관계와 관련이 있습니다. 그리고 예, 그들은 관련이 있습니다! 다행히도 이러한 관계를 다루기 위해 이미 많은 과학적 법칙이 개발되었습니다. 그것들을 적용하는 방법을 배워야합니다. 우리는 이러한 법칙을 가스 법이라고 부릅니다.

보일의 법칙은 가스 부피와 압력 사이의 관계를 정의합니다. 이것을 생각해보십시오. 공기로 가득 찬 상자를 반 크기로 누르면 공기 분자가 이동할 공간이 줄어들고 서로 부딪 히게됩니다. 공기 분자가 서로 충돌하고 컨테이너 측면과 충돌하여 공기압이 생성됩니다.

보일의 법칙은 온도를 고려하지 않으므로온도는 일정해야합니다그것을 사용하기 위해.

​보일의 법칙일정한 온도에서 가스의 특정 질량 (또는 양)의 부피는 압력에 따라 반비례합니다.

방정식 형식에서 그것은 다음과 같습니다.

여기서 P₁ 그리고 V₁ 초기 부피와 압력 및 P₂ 그리고 V₂ 새로운 부피와 압력입니다.

​예: 공기압이 3000psi (평방 인치당 파운드)이고 탱크의 부피 (또는 "용량")가 70 입방 피트 인 스쿠버 탱크를 설계한다고 가정합니다. 3500 psi의 더 높은 압력으로 탱크를 만들기로 결정했다면 동일한 양의 공기로 채우고 온도를 동일하게 유지한다고 가정 할 때 탱크의 부피는 얼마입니까?

주어진 값을 보일의 법칙에 연결하십시오.

단순화 한 다음 방정식의 한쪽에서 변수를 분리하고 V를 구합니다.₂:

따라서 스쿠버 탱크의 두 번째 버전은 60 입방 피트입니다.

부피와 온도의 관계는 어떻습니까? 더 높은 온도는 분자의 속도를 높이고 용기의 측면과 더 세게 충돌하고 바깥쪽으로 밀어냅니다. Charles의 법칙은이 상황에 대한 수학을 제공합니다.

​Charles의 법칙일정한 압력에서 주어진 가스 질량 (양)의 부피는 (절대) 온도에 정비례한다고 말합니다.

또는:

Charles의 법칙의 경우 압력은 일정하게 유지되어야하며 온도는 켈빈 단위로 측정되어야합니다.

이제 압력, 온도 및 부피가 모두 같은 문제에 있다면 어떨까요? 그것에 대한 규칙도 있습니다. 그만큼복합 가스 법보일의 법칙과 찰스의 법칙에서 정보를 가져 와서이를 결합하여 압력-온도-체적 관계의 또 다른 측면을 정의합니다.

그만큼복합 가스 법주어진 양의 가스의 부피는 켈빈 온도와 압력의 비율에 비례한다고 말합니다. 복잡해 보이지만 방정식을 살펴보십시오.

다시 말하지만 온도는 켈빈 단위로 측정해야합니다.

가스의 이러한 특성과 관련된 마지막 방정식은 다음과 같습니다.이상 기체 법칙. 법칙은 다음 방정식으로 주어집니다.

여기서 P = 압력, V = 부피, n = 몰 수, R은범용 가스 상수, 이는 0.0821 L-atm / mole-K와 같고 T는 켈빈 단위의 온도입니다. 모든 단위를 정확하게 얻으려면 다음으로 변환해야합니다.SI 단위, 과학계 내의 표준 측정 단위. 부피는 리터입니다. 압력의 경우 atm; 온도의 경우 켈빈 (n, 몰 수는 이미 SI 단위입니다).

이 법칙은 계산이 규칙을 따르는 가스를 처리한다고 가정하기 때문에 "이상적인"가스 법칙이라고합니다. 극도로 뜨겁거나 추위와 같은 극한 조건에서 일부 기체는 이상 기체와 다르게 작용할 수 있습니다. 법은 제안하지만 일반적으로 법을 사용한 계산이 다음과 같을 것이라고 가정하는 것이 안전합니다. 옳은.

이제 다양한 상황에서 풍량을 계산하는 몇 가지 방법을 알게되었습니다.