문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 이상 기체 법칙 (문단 편집) == 실험적 유도 == 이상 기체 법칙은 아래 네 법칙에서 유도된다. * [[보일 법칙]](Boyle's law) * [[샤를 법칙]](Loi de Charles) * [[기체 반응 법칙]](Loi de Gay-Lussac) * [[아보가드로 법칙]](Legge di Avogadro) 자세히 설명하자면, || [math(V \propto \dfrac1P)] || (일정한 온도, 일정량의 기체에서 성립하는 [[보일 법칙]]) || [math(V \propto T)] || (일정한 압력, 일정량의 기체에서 성립하는 [[샤를 법칙]]) || [math(V \propto n)] || (일정한 온도, 일정한 압력에서 성립하는 [[아보가드로 법칙]]) 여기에서 [math(n)]은 기체 분자의 [[물질량]](몰수)에 해당한다. (물론 물질량은 단순하게 기체 입자의 개수 [math(N)]를 아보가드로 수로 나눈 것일 뿐이므로 [math(V \propto N)]이기도 하다.) 이 세 가지 법칙을 한 식으로 결합하면, || [math(V \propto \dfrac{nT}P)] || 이 관계식에 [[물리 상수#기체 상수|비례상수 [math(R)]]][* 이 [math(R)]를 '''이상 기체 상수''' 또는 짧게 '''기체 상수'''라고도 하며, 아보가드로 수만큼은 아니지만 꽤나 많이 쓰이는 상수이므로 화학도라면 값을 숙지하고 있는 것이 좋다. 고등학교 과정에서는 그 값을 몰라도 무방하다.]을 도입하여 정리하면 다음과 같다. >[math(PV=nRT=Nk_{\rm B}T)] > * [math(N)]: 기체 분자 수 > * [math(n)]: 기체 분자의 [[물질량]] > * [math(k_{\rm B})]: [[볼츠만 상수]] 이 방정식을 이상 기체 상태 방정식이라고 하며, [[이상 기체]]를 효과적으로 기술할 수 있는 상태 방정식이다. 이 기체 방정식은 기체 분자 운동론의 기본이 되는 식으로, 이 식에서 보일의 법칙, 샤를의 법칙, 보일-샤를의 법칙 및 아보가드로의 법칙 등을 쉽게 추론할 수 있으며, 기체의 [[분자량]]을 구하는 등의 일도 가능하다. 참고로 위의 식에서 [math(nRT)]와 [math(Nk_{\rm B}T)] 두 가지 형태로 표현되어 있는데, 이 식을 이용하는 방식이 다르기 때문이다. 특히 주로 물리학과 화학에서 쓰는 방법이 다른데, 물리학에서는 개개의 입자가 어떻게 되는지에 관해서 관심이 있는 경우가 더 많기 때문에 입자의 개수가 바로 표현되는 [math(Nk_{\rm B}T)]를 쓰는 경우가 많은 데 비해서, 화학에서는 [[물질량]]을 이용해서 거시적으로 어떤 현상이 발생하는지에 관심을 갖는 경우가 더 많이 때문에 [math(Nk_{\rm B}T)]는 있는지도 모르는 수준으로 거의 [math(nRT)]만 사용한다. 대학교 과정 이후에서 분명히 같은 부분인데 물리학도와 화학도 사이에 커뮤니케이션이 안될때는~~문제 풀려고 찾다가 솔루션을 구했는데 표기법이 다르다던가~~ 이 부분을 생각하면 된다. 이 법칙은 기체 분자가 자체 크기가 없고, 서로 인/척력이 없으며[* 뉴턴 역학을 공부한 사람이라면 알겠지만, 서로 다른 물체가 힘을 작용하지 않는다는 이야기는 그 두 물체가 '''서로의 운동에 전혀 간섭하지 않는다'''는 이야기이다.][* 인/척력이 있다는 것은 해당 기체에 '''[[점성]]'''이 있다는 것과 동치이고, 이는 곧 [[나비에-스토크스 방정식#s-4.2|압축성 나비에-스토크스 방정식]]으로 식을 기술해야 함을 의미한다.], 완전 탄성운동을 한다는 허구의 가정 하에 수립되는 법칙([[기체 분자 운동론]])이므로 실제와 미세한 오차가 있지만, 대기압 부근에서는 거의 모든 기체에 대해서 잘 맞으며, 압력이 낮아질수록, 온도가 높을수록, 무극성이면서 분자량이 낮을수록 더 정확하게 성립힌다([[헬륨]]이 이상 기체에 제일 가깝다는 이야기가 바로 이것.). ([[기체 분자 운동론]] 문서의 3번째 문단 참고.)[* 후에 네덜란드의 물리학자 [[반데르발스]]가 이상 기체 상태 방정식에 기체 분자 자체의 부피와 인/척력까지 고려한 [[기체 분자 운동론#s-3.|반데르발스 식]]을 고안해 내었다. 물론 이 식이 완벽한 것은 아니며 실제 기체에 대해 이상 기체 방정식보다는 조금 더 잘 설명할 수 있다. 대신 복잡하다. 사실 반데르발스 식도 잘 안 맞아서 최초로 고안된 실제 기체 상태 방정식 정도의 의미만 가지고 있다. 요즘은 펑-로빈슨 상태 방정식 등을 사용한다.] 이러한 이상 기체 법칙은 실험으로 측정한 거시적 행동과 구성 분자의 구조 및 상호작용을 연결한 최초의 예이다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기