잘 정리되어 있는 것이 있어서 스크랩 했습니다.
도움이 되길 바랍니다.
이상기체란 이상기체의 상태방정식을 정확히 만족시키는 가상적인 물질이다. 실제기체와 많은 차이점에도 불구하고 이상기체의 가정은 기체의 역학적 운동을 통해 여러 물리적인 변화를 예측한다는 점에서 매우 유용하다. 즉 이상기체는 복잡한 기체의 운동을 역학적으로 서술할 수 있는 기본 모형을 제시하는 것이다.
문 : 이상기체와 실제기체의 차이를 말해보라.
답 : 이상기체는 질량과 에너지를 갖고 있으나 자체의 부피를 갖지 않고 분자간 상호작용이 존재하지 않는 가상적인 기체입니다. 그러나 실제기체는 부피를 가지며 분자간 상호작용이 있으므로 이상기체와 상당한 차이를 보입니다. 물론 실제기체 중에서 분자량이 작은 기체일수록 이상기체와 가까운 상태를 보입니다. 또 이상기체는 뉴턴의 운동법칙에 따라 완전 탄성충돌을 하므로 에너지 손실이 없고 분자간 인력도 없으므로 온도와 압력을 변화시켜도 고체나 액체 상태로 변하지 않고 기체로 남으며 절대 0도에서 부피가 완전히 0이 됩니다. 그러나 실제기체는 충돌시 에너지 손실이 일어날 수 있고 온도와 압력에 따라 상태 변화를 일으키며 부피가 0이 되는 일은 없습니다. 이상기체의 성질을 갖는 기체는 존재하지 않지만 실제기체가 상당히 높은 온도와 낮은 압력 상태에 있다면 분자간의 거리가 멀고 기체분자의 속도가 빨라서 분자간 상호작용을 극복할 수 있습니다. 이러한 조건에서 실제기체가 이상기체에 근접한다고 볼 수 있습니다.
문 : 이상기체 상태방정식에 대하여 말해보라.
답 : 이상기체의 상태방정식은 간단하게 PV=nRT로 말할 수 있습니다. 이 식은 보일의 법칙과 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙을 종합해서 나온 것입니다. 보일의 법칙은 ‘일정한 온도에서 기체의 압력(P)과 부피(V)는 반비례한다’는 것입니다. 이는 ‘PV=일정’으로 요약할 수 있습니다. 샤를의 법칙은 ‘압력이 일정할 때 기체가 차지하는 부피는 절대온도에 비례한다’는 법칙으로 ‘V/T = 일정’으로 말할 수 있습니다.
보일의 법칙과 샤를의 법칙을 종합하면 온도, 압력, 부피의 상관관계( 보일-샤를의 법칙 PV/T = P1V1/T1=R)를 얻을 수 있습니다. 또한 아보가드로의 법칙에 의하면 0℃ (절대온도 273K), 1기압 표준상태에서 기체 1몰의 부피는 그 종류에 관계없이 22.4L이므로 이를 대입하면 기체상수 R은 0.082가 됩니다(R=1기압 ×22.4L /273K=0.082). 또한 기체의 부피는 몰수에 비례하므로 결국 식은 PV/T = nR이 됩니다. 이처럼 이상기체의 상태방정식은 세가지 법칙을 종합해서 유도해낸 것입니다.