이상기체(Ideal Gas)에 대해 알아보자

이상기체란

분자 간의 상호 작용이 전혀 없고, 그 상태를 나타내는 온도, 압력, 부피의 양 사이에 보일-샤를의 법칙이 완전하게 적용될 수 있다고 가정된 가상의 기체를 말합니다.

이상기체는 완전기체라고도 불리며, 기체분자의 부피와 분자 간의 인력을 무시할 수 있는 경우에 기체분자의 부피는 기체 전체의 부피에 비하여 작고, 분자 간의 인력은 운동에너지에 비해 작습니다.

 

이상기체 관련 법칙

보일의 법칙(Boyle's Law)
샤를의 법칙(Charles's Law)
보일-샤를의 법칙
아보가드로의 법칙(Avogadro's Law)

 

이상기체의 상태방정식

표준상태(온도 0도씨, 압력 760mmHg=1atm)에서 1mol의 부피는 기체의 종류와 관계없이 22.4L이므로 기체 1mol에 대하여 보일-샤를의 법칙을 나타낸 관계식에 대입하여 기체상수(R) 값을 구할 수 있다.

 

기체상수(R)는 이상기체의 상태방정식을 만족시키는 기본적인 물리상수를 말한다.

기체상수 R = PV/T = (101,325 x 22.4/1,000)/273.15 = 8.314(J/mol·K

 

여기서, P = 760mmHg = 1atm = 101,325Pa , V = 22.4L, T = 273.15K

 

비교하는 기체의 질량이 1mol 이거나 1g 분자량을 갖는다면 기체의 종류에 관계없이 기체 상수는 일정한 값을 가진다. 즉 1mol인 경우에 PV/T는 항상 기체상수와 같은 값으로 PV/T = R이 된다.