이상 기체 상태방정식
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이상 기체 상태 방정식(ideal gas equation)은, 이상 기체를 효과적으로 기술할 수 있는 상태 방정식이다. 이 기체 방정식은 기체 분자 운동론의 기본이 되는 식으로서 이 식에서 보일의 법칙, 샤를의 법칙, 보일 - 샤를의 법칙 및 돌턴의 법칙 등을 쉽게 추론할 수 있으며 또한 이 식에서 기체의 분자량을 구하는 등의 일도 가능하다.
[편집] 표시
이상 기체 상태 방정식은 다음과 같은 식으로 표시된다.
여기서 p는 기체의 압력, v는 기체의 부피, n은 기체의 물질량(몰량), R은 기체 상수(R = 0.08206 atm・L・mol-1・K-1 = 8.314 J・mol-1・K-1), T는 기체의 열역학적 온도(즉, T = 273.15 +C, C는 섭씨온도)이다.
이 식은, 기체의 법칙, 즉 다음과 같은 법칙을 일반화시킨 것이다.
- 보일의 법칙 : 온도가 일정하면 압력과 부피는 반비례한다.
- 샤를의 법칙 : 압력이 일정하면 부피는 온도에 비례한다.
- 보일-샤를의 법칙 : 부피는 압력에 반비례하고 온도에 비례한다.
실제 기체의 경우 기체는 근사적으로 이 방정식을 따르고, 식의 정밀성은 기체의 밀도가 0에 가깝고 기체의 온도가 높아질수록 커진다. 밀도가 0에 가까워지면 분자의 운동시 기체 분자끼리 부딪히는 정도가 적어지고 분자 자신의 부피를 무시할 정도가 된다. 또 고온이 됨으로서 분자의 운동이 고속이 되어 분자간의 힘이 무시할 정도가 된다.
