이상 기체 법칙

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이상 기체 법칙(理想氣體法則, ideal gas law)은 이상 기체를 다루는 상태 방정식이다. 이상 기체 법칙은 기체 분자 운동론의 기본을 이룬다. 보일의 법칙, 샤를의 법칙, 보일-샤를의 법칙돌턴의 법칙 등을 포함하며, 이를 이용해 기체의 분자량을 구할 수 있다. 다만, 실제 기체는 이상 기체 법칙에 어긋나는 현상을 보일 때도 있는데, 이런 결함을 보완하려면 판데르발스 상태 방정식을 사용한다.

표시[편집]

거시적인 이상 기체 상태 방정식은 다음과 같은 식으로 표시된다.

\qquad\qquad PV = nRT

(P:압력, V:부피, n:기체의 몰수, R:기체 상수, T: 절대 온도)

이 식은, 기체에 작용하는 다음과 같은 법칙을 일반화시킨 것이다

실제 기체는 근사적으로 대개 이상 기체 법칙을 따르지만, 기체의 밀도가 0에 가깝거나 기체의 온도가 매우 높으면 이상 기체 법칙에 따르는 현상을 보인다. 그 이유는 밀도가 0에 가까워지면 분자의 운동시 기체 분자끼리 부딪히는 정도가 적어지고 분자 자신의 부피를 무시할 정도가 된다. 또 고온이 됨으로써 분자의 운동이 고속이 되어 분자 간의 힘이 무시할 만한 정도가 되기 때문이다.

이를 미시적 관점에서 본 미시적인 이상 기체 법칙은 다음과 같다.

\qquad\qquad PV = NkT

(P:압력, V:부피, N:기체의 분자수, k:볼츠만 상수, T:절대 온도)

활용[편집]

반트호프의 삼투압 법칙에서는 다음과 같은 식이 성립한다.

\qquad\qquad \pi = CRT

(π:삼투압, C:기체의 몰농도, R: 기체 상수, T:절대 온도)

같이 보기[편집]