보일의 법칙 실험

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보일의 법칙 실험
보일의 법칙 실험

1. 실험목적

일정한 온도에서 일정한 양의 공기의 부피는 압력에 반비례한다는 보일의 법칙을 본 실험을 통해 정량적으로 설명할 수 있다.

2. 기초이론

(1) 1단계 : 보일의 법칙의 기본 식과 실제기체에 대한 보정식을 생각하도록 한다.

1) 보일의 법칙
보일의 법칙은 압력과 부피를 곱하면 항상 같은 값을 갖는다는 것이다. 즉, 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 이것은 이상기체에 대한 식이다.

[1]
: 처음상태의 압력, : 나중상태의 압력
: 처음상태의 부피, :나중상태의 부피

2) 실제기체의 보일의 법칙
위의 식은 이상기체에 해당하는 식으로 실제기체에서는 정밀한 실험을 하게 될 경우 이와 같은 식을 사용할 수 없다. 그 이유는 기체 분자간의 인력과 기체가 차지하는 전체 용기의 부피가 아닌 기체 분자 자체의 부피 때문인데 실제기체에 대한 고찰은 여러 가지가 있지만, 그 중에 대표적인 것이 Van der Wall s 식이다. 그것은 다음과 같다.

상태방정식 Ban der Wall s 식으로부터의 보일의 법칙

: 인력 효과 상수 , : 기체분자들 자체의 부피
: 몰수, : 기체상수

이 식의 P는 실제 나타나는 압력이며, V는 실제 부피이다. 그리고 nRT는 이론적인 값으로 항상 일정하다. 이상기체에서는 이 값과 PV값이 같다. 그러나 실제기체에서는 대부분의 기체에서 대체로 PV값이 작아져서 보정을 해주어야 한다.
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