기체 상수의 결정 예비 보고서 pre 레포트 (경희대학교 A+)

목차

Ⅰ. Subject
Ⅱ. Object
Ⅲ. Principle
Ⅳ. Procedure
Ⅴ. Regent & Apparatus
Ⅵ. Reference

본문내용

Ⅰ. Subject : 기체 상수의 결정

Ⅳ. Object : 일정한 양의 산소나 이산화탄소 기체를 발생시켜 기체상수 값을 결정한다.

Ⅴ. Principle
1. 기체 상태 방정식 : 이상 기체의 양과 온도, 부피, 압력 사이의 관계를 나타내는 방정식이다.

⑴ 이상 기체 : 탄성 충돌 이외의 다른 상호작용을 하지 않는 점입자로 이루어진 기체 모형이다. 이상 기체는 이러한 조건을 만족한다고 가정한 것이다.
- 손실 없이 운동 에너지가 보존된다. (운동에너지가 절대 온도에 비례)
- 중력 퍼텐셜 에너지는 무시한다.
- 기체 분자 간의 인력과 반발력은 무시한다.
- 기체 분자 자체의 부피는 무시한다.

이상 기체는 아래와 같은 방정식을 만족한다.
(단 이 때, P는 압력, V는 부피, n은 몰수, T는 절대온도이다.)
이 때 기체 상수는 볼츠만 상수와 아보가드로 수의 곱이기도 하다. 식으로 나타내면 아래와 같다.
기체 상수의 다른 형태로 볼츠만 상수가 사용되기도 한다. 볼츠만 상수는 기체의 몰수 대신 통계열역학에서 미시계가 가질 수 있는, 혹은 가능한 상태의 수를 나타낼 때 해준 에너지로 표현한다. 아보가드로의 수를 이용하여 표현하면 아래와 같다.
볼츠만 상수를 통하여 이상 기체 법칙을 표현하면 아래와 같다.
그런데 실제 기체는 이상 기체와 다르게 상전이가 있고, 분자간의 인력과 부피가 있다. 하지만 실제 기체도 대부분은 온도가 충분히 높고, 압력이 충분히 낮은 상태에서 이상 기체 상태 방정식을 잘 만족한다.

2. 부분 압 : 여러 기체가 섞여 있을 때 각각의 성분 기체가 나타내는 압력을 말한다. 돌턴의 부분 압력의 법칙에 따르면 혼합 기체의 전체 압력은 각 성분의 부분 압력의 합과 같다. 즉, 혼합 기체에서 각 성분 기체의 부분 압력은 전체 기체에서 그 기체가 차지하는 몰분율에 비례한다.

참고자료

· Seidell, Atherton, Linke, William F. Solubilities of Inorganic and Organic Compounds. Van Nostrand. 1952.
· Tuckerman, Mark E. Statistical Mechanics: Theory and Molecular Simulation 1st ed. 2010. p.87
· Tschoegl, N. W. Fundamentals of Equilibrium and Steady-State Thermodynamics. Amsterdam: Elsevier. 2010. p.88
· Steven S. Zumdahl. 줌달의 일반화학 제9판 (Chemistry ninth edition). Cengage Learning; 사이플러스; 2014. p.108-145
· 대한화학회. 표준 일반화학실험. 대한화학회. 2011. p.60-65
· Adkins, C. J. Equilibrium Thermodynamics (3rd ed.). Cambridge, UK: Cambridge University Press. 1983. p.116–120.
· Bård Lindström and Lars J. Petterson. A brief history of catalysis. Cattech. 2003. p.130-138
· Rayner-Canham, Marelene; Rayner-Canham, Geoffrey William. Women in Chemistry: Their Changing Roles from Alchemical Times to the Mid-Twentieth Century. American Chemical Society. 2010 1월호