5.10
이상 기체는 nRT 분의 PV 는 1 의 관계를 따릅니다. 기체의 양과 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 증가시키면 일정한 정수비를 유지하기 위해 반드시 부피가 줄어든다는 보일의 법칙을 상기해 보십시오. 그러나 이 비율이 실제 여러 기체의 1 몰에 대한 압력의 함수로 표시되면, 저압력일때에만 이상적인 값 1"과 같습니다.
압력이 증가하면 곡선이 이상적인 값에서 크게 벗어납니다. 낮은 압력에서 기체 입자들의 부피의 총체는 용기의 부피에 비해 무시할 수 있습니다. 농구공 안의 완두콩처럼 말이죠.
따라서 이상 기체 입자가 가질 수 있는 부피는 총 용기 부피와 같습니다. 높은 압력에서는 기체 밀도가 훨씬 더 높습니다. 따라서, 결합된 기체 입자의 부피는 무시할 수 없게 됩니다.
탁구공 안에 있는 완두콩처럼 말이죠. 따라서 기체 입자의 부피를 무시할 수 있다는 기체 분자 운동론의 가정은 높은 압력 조건에서는 유효하지 않습니다. 실제 기체가 점유하는 부피는 입자가 사용할 수 있는 부피, 즉 이상적인 경우에 점유할 부피인 nb보다 큽니다.
여기서 b는 실험적으로 결정된 상수로 기체에 따라 달라지며 몰당 리터 단위를 가집니다. nb를 차감하면 실제 기체의 부피가 입자에 대해 가능한 부피까지 낮게 조정되는데, 이는 이상적인 부피와 동일합니다. 기체 분자 운동론의 또 하나의 가정은 기체 분자 사이의 분자간 힘을 무시할 수 있다는 것입니다.
이 가정은 고온 및 저압 조건에서만 유효합니다. 일반적으로 기체 사이에는 약한 인력이 작용합니다. 낮은 압력 조건에서는 기체 입자가 먼 거리를 두고 서로 떨어져 있으므로 다른 입자의 인력을 느끼지 못합니다.
마찬가지로 고온 조건에서는 입자가 인력에 비해 높은 운동 에너지를 가지고 매우 빠르게 움직입니다. 입자들은 충돌하는 경우 서로 튕겨 나갑니다. 왜냐하면 높은 운동 에너지가 약한 인력을 극복하기 때문입니다.
그러나 기체가 더 높은 압력을 받을 때는 입자 밀도가 더 커집니다. 따라서 입자들 사이 거리가 더 짧아지고 입자들이 상호작용할 가능성이 높아집니다. 따라서 입자 사이의 인력은 고압 상태에서 더 현저해집니다.
이것은 온도가 낮아질수록 더욱 뚜렷해집니다. 이때 입자의 운동 에너지는 감소하고 입자들은 더 느리게 움직입니다. 분자간 끌어당김이 현저해지면 충돌 시 입자가 서로 붙을'가능성이 높아집니다.
기체 입자가 이웃한 입자와 더 많이 상호작용함에 따라 용기 표면과의 충돌 빈도가 감소합니다. 따라서 실제 기체가 가하는 압력은 V-제곱분의 a-n-제곱에 의해 이상 기체의 압력보다 낮습니다. 여기서 a는 기체에 따라 달라지는 실험적으로 결정된 상수이며, 몰 제곱당 리터 제곱 곱하기 atm 단위를 가지고 V는 실제 부피입니다.
이 항을 추가하면 실제 압력이 이상 기체에 의해 가해지는 압력으로 상향 조정됩니다. 압력 및 부피 보정 계수를 포함하여 수정된 방정식을 비이상적 기체 또는 실제 기체에 대한 반데르발스 방정식이라고 합니다.
지금까지 이상기체 법칙(PV = nRT)은 반응 화학양론, 경험적, 분자식 문제부터 가스의 밀도와 몰질량 결정에 이르기까지 다양한 유형의 문제에 적용되었습니다. 그러나 가스의 거동은 종종 비이상적입니다. 즉, 가스 법칙에 따라 가스의 압력, 부피 및 온도 사이에서 관찰…