1627 년부터 1691 년까지 살았던 아일랜드의 화학자 로버트 보일 (Robert Boyle)은 밀폐 된 공간에서 가스가 차지하는 부피와 가스의 부피를 연관시킨 최초의 사람입니다. 그는 일정한 온도에서 일정한 양의 가스에 대한 압력 (P)을 높이면 압력과 부피의 곱이 일정하게 유지되도록 부피 (V)가 감소한다는 것을 발견했습니다. 압력을 낮추면 볼륨이 증가합니다. 수학적 용어로 :
PV = C
여기서 C는 상수입니다. 보일의 법칙으로 알려진이 관계는 화학의 초석 중 하나입니다. 왜 이런 일이 발생합니까? 그 질문에 대한 일반적인 대답은 가스를 자유롭게 움직이는 미세 입자의 집합체로 개념화하는 것입니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
기체 입자는 일정한 온도에서 일정한 양의 운동 에너지를 가지기 때문에 기체의 압력은 부피에 따라 반비례합니다.
이상 기체
보일의 법칙은 다음과 같은 이상 기체 법칙의 선구자 중 하나입니다.
PV = nRT
여기서 n은 기체의 질량, T는 온도, R은 기체 상수입니다. 보일의 법칙과 같은 이상 기체 법칙은 기술적으로 이상 기체에 대해서만 사실이지만 두 관계 모두 실제 상황에 대한 좋은 근사치를 제공합니다. 이상 기체는 실생활에서 결코 발생하지 않는 두 가지 특성을 가지고 있습니다. 첫 번째는 가스 입자가 100 % 탄력적이며 서로 부딪 치거나 용기의 벽에 닿아도 에너지를 잃지 않는다는 것입니다. 두 번째 특징은 이상 기체 입자가 공간을 차지하지 않는다는 것입니다. 본질적으로 확장이없는 수학적 포인트입니다. 실제 원자와 분자는 극히 작지만 공간을 차지합니다.
무엇이 압력을 생성합니까?
가스가 공간에서 확장되지 않는다고 가정하지 않는 경우에만 가스가 컨테이너 벽에 압력을 가하는 방식을 이해할 수 있습니다. 실제 기체 입자는 질량뿐만 아니라 운동 에너지 또는 운동 에너지를 가지고 있습니다. 많은 수의 이러한 입자를 용기에 함께 넣으면 그들이 전달하는 에너지는 용기의 벽은 벽에 압력을가하는데 이것이 보일의 법칙이 참조합니다. 입자가 이상적이라고 가정하면 입자는 계속해서 같은 양의 압력을가합니다. 온도와 입자의 총 수가 일정하게 유지되는 한 벽을 수정하지 않습니다. 컨테이너. 즉, T, n 및 V가 일정하다면 이상 기체 법칙은 P가 일정하다는 것을 알려줍니다.
볼륨 변경 및 압력 변경
이제 컨테이너의 부피를 늘릴 수 있다고 가정합니다. 입자가 컨테이너 벽으로 이동하고 도달하기 전에 다른 사람과 더 많은 충돌을 겪을 가능성이 있습니다. 입자. 전체적인 결과는 더 적은 입자가 컨테이너 벽에 부딪 히고 더 적은 운동 에너지를 갖도록 만드는 것입니다. 컨테이너에서 개별 입자를 추적하는 것은 불가능하지만 10 개 단위로 번호가 매겨지기 때문입니다.23, 우리는 전반적인 효과를 관찰 할 수 있습니다. 보일과 그 이후 수천 명의 연구자들이 기록한 그 효과는 벽에 가해지는 압력이 낮아진다는 것입니다.
반대 상황에서 볼륨을 줄이면 입자가 함께 붐비 게됩니다. 온도가 일정하게 유지되는 한 그들은 동일한 운동 에너지를 가지며 더 많은 벽에 더 자주 부딪 히므로 압력이 올라갑니다.