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기체상수의 결정

등록일 : 2010-06-27
갱신일 : 2010-06-27


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기체상수 결정 보고서
실험 2-1. 기체 상수의 결정

1. 목표
대부분의 기체가 온도가 충분히 높고, 압력이 충분히 낮은 상태에서는 이상기체 상태방정식(PV=nRT)을 잘 만족시킨다는 사실을 이용하여 이산화탄소기체의 압력, 부피, 몰수와 온도를 측정하여 기체상수(R)을 결정한다.

2. 원리
(1) 강산과 탄산염의 반응
기체의 양과 온도, 부피, 압력 사이의 관계는 기체 상태 방정식으로 주어진다. 대부분의 기체는 온도가 충분히 높고 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상기체 상태방정식(PV=nRT)을 잘 만족한다. 위 식에서 R은 “기체상수”라고 하는 기본 상수이다. 이 실험에서는 K2CO3와 HCl을 반응시켜 이산화탄소 기체를 발생시키고 압력과 부피, 온도를 측정하여 기체상수를 결정한다.


탄산염과 강산인 염산이 만나면 이산화탄소를 발생시키는 반응이 일어나게 되는데 탄산염은 이 반응에서 발생한 이산화탄소 기체의 부피는 기체 발생 장치에서 밀려나간 물의 부피로부터 계산할 수 있다. 그러나 이산화탄소 기체와 함께 수증기도 포함되어 있으므로 이산화탄소 기체의 압력을 정확하게 알아내기 위해서는 첨부되어 있는 온도별 물의 포화 증기압 표를 이용하여 수증기의 부분압력을 보정해야 한다.
(2) 이상기체 상태방정식 (PV=nRT)
실험에 앞서 PV=nRT에 대하여 설명해 본다. 기체의 상태를 기술하려면 서로 연관되는 네 가지 상태함수, 즉, 압력, 부피, 온도와 몰수가 사용된다.
Boyle 의 법칙 : 일정한 온도에 주어진 양의 기체에 의해 작용하는 압력은 기체의 부피가 감소함에 따라 증가한다.

Charles 의 법칙 : 일정한 압력에서 주어진 양의 기체에 의해 차지하는 부피는 기체의 온도가 증가함에 따라 증가한다.

Avogadro의 법칙 : 일정한 온도와 압력에서 기체가 차지하는 부피는 기체의 양에 직접적으로 의존한다.
…(생략)
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