물리 · 열·기체 / 원리와 탐구
기체 압력과 부피 실험 해설
주사기의 입구를 막고 피스톤을 누르는 상황을 기체 압력과 부피로 살펴봅니다. 기체의 양과 온도를 고정하고 부피만 바꾸어 압력의 변화를 기록해 보세요. 보일 법칙의 반비례 관계는 온도나 기체의 양까지 함께 바꾸었을 때에는 그대로 적용할 수 없습니다.
어떤 원리인가요?
등온 과정에서 압력은 부피에 반비례해요.
핵심 관계
PV = nRT · T, n이 같으면 PV는 일정해요
이렇게 관찰해 보세요
- 온도를 고정하고 부피를 바꿔요. 압력은 이상기체식으로 계산해요. 움직이는 점은 기체의 운동을 설명하는 그림이며 실제 분자 수나 충돌 통계가 아니에요.
- 기준 조건 버튼을 누르고 실행한 뒤 측정값을 각각 기록해요.
- 기체 양이나 온도를 바꾸면 PV 값도 바뀌어요. 같은 n·T인 점끼리 비교해야 해요.
결과를 읽는 기준
온도와 기체 양이 같을 때 P-1/V 그래프의 모양은?
P = nRT × (1/V)이므로 기울기가 nRT인 직선이에요.
모형의 범위와 한계
평형 상태의 이상기체 모형이에요. 피스톤은 상태를 선택하는 도구이고, 압축 중의 가열·마찰·분자 간 힘은 생략해요. 점은 설명용이고 압력 계산에는 쓰지 않아요. R=8.314462618 kPa·L/(mol·K)를 사용해요.