화공생명공학실험 (화공실) 열역학 상태방정식 EoS, Equation of State) 레포트

1.Theory

열역학 상태방정식(Equation of State, EoS)은 물질의 상태를 기술하는 방정식으로, 특정 물리적 속성을 통해 물질의 거동을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 이 방정식은 보통 압력, 부피, 온도와 같은 상태 변수를 서로 연관 짓는다. 열역학의 기본 법칙과 관련된 이러한 방정식은 기체, 액체, 고체 등 다양한 상태의 물질을 분석하는 데 필수적이다. 상태방정식은 기본적인 열역학 법칙에서 유래하며, 기체의 경우 가장 잘 알려진 방정식인 이상 기체 방정식이 있다. 이상 기체 방정식은 PV = nRT로 표현되며, 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰 수, R은 기체 상수, T는 절대 온도이다. 이상 기체 방정식은 기체 분자 간의 상호작용을 무시하고, 온도가 높고 압력이 낮은 조건에서 유효하다. 그러나 실제 기체는 분자 간의 상호작용을 무시할 수 없기 때문에, 이러한 조건에서는 상태방정식이 더 복잡해진다. 이상 기체 방정식의 한계와 함께 비이상 기체의 행동을 설명하기 위해 여러 개의 수정된 상태방정식이 제안된다. 그 중 하나가 반데르발스 방정식이다. 반데르발스 방정식은 실제 기체의 분자 간의 상호작용과 분자 자체의 부피를 고려하여 P(V - b)…(생략)