기체 상수의 결정 예비레포트 [논문참고, A+ 1등]

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목차

1. 실험 목적

2. 바탕 이론
(1) 이상 기체 (Ideal Gas)
(2) 실제 기체 (Real Gas)
(3) 기체의 성질
(4) 보일의 법칙 (Boyle’s Law)
(5) 샤를의 법칙 (Charles’s Law)
(6) 보일 - 샤를의 법칙 (Boyle - Charles’s Law)
(7) 아보가드로 법칙 (Avogadro’s Law)
(8) 이상기체 상태 방정식 (Ideal Gas equation)
(9) 반데르발스 방정식 (Van der Walls equation, 실제 기체 방정식)
(10) R/K 방정식 (Redlich – Kwong equation)
(11) 반응식

3. 실험 기기 및 시약
(1) 클램프 (Clamp)
(2) 핀치 클램프 (Pinch Clamp)
(3) 염소산칼륨
(4) 이산화망간
(5) 탄산수소나트륨

4. 실험 방법
(1) 산소 기체
(2) 이산화탄소 기체

본문내용

1. 실험 목적
● 이상기체 상태 방정식과 반데르발스 방정식을 이해하고 사용할 수 있다.
● 실험을 통해 산소와 이산화탄소 기체를 일정 양 발생시킨 후, 이상기체 상태 방정식과 반데르발스 방정식을 이용하여 기체상수 R값을 구하고 비교할 수 있다.
● 실험을 통해 구한 기세상수 R값과 통상적으로 알려진 기체상수 값(0.08206``atm BULLET L/mol BULLET K)과 비교할 수 있다.

2. 바탕 이론
(1) 이상 기체 (Ideal Gas)
이상기체란 탄성충돌 이외에는 상호작용이 일어나지 않고, 무질서하게 운동하는 점입자로 구성된 가상의 기체 모형을 말한다. 이상기체는 이상기체 상태 방정식인 PV`=`nRT를 만족하고, 특징은 아래와 같다.
(ⅰ) 수많은 동일한 분자들로 구성되며, 각각의 분자들의 경로를 추적할 수 없다.
(ⅱ) 분자들은 각각의 속력과 운동방향을 가진 즉, 무작위적인 운동을 한다.
(ⅲ) 각 분자들은 뉴턴의 운동법칙을 따른다.
(ⅳ) 분자들은 용기 벽면과 충돌할 때 완전탄성충돌(운동량 보존)하며, 이 외 분자들 간의 상호작용은 없다.
(ⅴ) 분자의 부피는 기체 전체의 부피에 비해 무시할 수 있을 만큼 작다. 즉 분자는 점입자로, 분자 자체의 부피는 0으로 가정한다.

(2) 실제 기체 (Real Gas)
물질의 세 상태(고체, 액체, 기체) 중 하나로, 특정한 형태가 없다. 분자 간 거리가 멀어 응집력이 없기 때문에 분자들은 유동성을 가지고 확산한다. 실제 기체 또한 고온 저압의 환경에서는 이상기체의 특징에 근접한다.

<중 략>

(3) 기체의 성질
① 압력
압력이란 단위 면적당 작용하는 힘의 크기로 정의된다. 기체는 용기 안에서 용기 전체로 확산되므로, 용기 벽에 충돌해 용기 표면이 동일하게 기체 분자에 의해 힘을 받게 된다. 따라서 기체에서의 압력은 기체 분자와 용기의 충돌에 의해 용기 벽의 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘이라 할 수 있다.

참고 자료

‘22년도 1학기 화공기초 이론 및 실험 실험노트
“일반화학실험, 제 6 개정판, p.63,”, 대한화학회, 2005
MSDS
William L.Masterton Cecile N. Hurley Edward J.Neth, 화학교재연구회, 2014, 일반화학(제7판) 사이플러스 p158~166
과학포털 사이언스올, 보일, 샤를, 아보가드로 법칙 그래프
“표준 일반 화학 실험, p63 ~ 67, 신국조 외 6인, 천문각