[화학실험] 보일-샤를의 법칙

1. 실험 주제 : 보일-샤를의 법칙

2. 실험 목적 : 보일-샤를의 법칙을 이용하여 기체의 온도와 압력에 따른 부피변화를 알 수 있다.

3. 실험 이론

1) 기체(gas)

: 일반적으로 표준 압력 및 표준 온도에서 기상으로 존재하는 물질을 기체(gas)라고 하며, 형태는 기상을 가질 수 있으나 표준 압력 및 표준 온도에서는 고상 및 액상으로 존재하 는 물질을 증기(vapor)라고 한다. 물질이 어느 온도 이상에서 항상 기체로 존재하는 온 도를 임계 온도라 하며 따라서 임계 온도가 25℃이하인 물질은 표준 압력 및 표준 온도 에서 항상 기체로 존재한다.

2) 압력(pressure)

: 압력은 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘의 크기로
압력 〓 (단위:N/, N/, Pa(파스칼))
기체의 압력은 기체 분자들이 끊임없이 운동하면서 용기의 벽면에 충돌하는 힘에 의해 기체의 압력이 나타난다. 따라서 벽면에 충돌하는 분자의 수가 많을수록 기체의 압력 이 커진다.
기체의 압력 〓 대기압 ± gd△h
(g:중력 가속도 상수, d:사용 유체의 밀도, △h: 높이 차)

3) Boyle의 법칙

:…(생략)

4) Charles의 법칙

4. 실험 시약 및 기구

5. 실험 방법

1) 100mL 둥근 플라스크를 준비한다.

2) 고무마개에 6mm 유리관을 꽂고 둥근 플라스크를 막는다.

3) 1L 비커에 물을 채우고 80℃로 가열한다.

4) 1L 비커에 얼음물을 채우고 2℃로 냉각한다.

5) 둥근 플라스크를 끓는 물에 넣고 10분을 잰다.(10분 뒤의 온도를 측정한다.)

6) 유리관을 막고 얼음물에 거꾸로 넣는다.

7) 5분간 유지하면서 온도를 측정한다.

8) 플라스크 안의 물을 메스실린더를 이용하여 측정한다.

9) 고무마개 밑까지 물을 채우고 둥근 플라스크의 부피를 측정한다.

6. 실험 결과

1) 더운물의 온도 : 80℃

2) 얼음물의 온도 : 2℃

3) 플라스크의 전체 부피 : 138mL

4) 플라스크로 들어간 물의 부피 : 52mL

5) 플라스크 속의 찬 공기의 부피 : 86mL